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　　氟橡胶热硫化胶水的特性与优势

　　氟橡胶热硫化胶水是一种高性能粘接材料，专为氟橡胶（FKM）制品的硫化粘接设计。其主要优势在于出色的耐高温性（长期使用温度可达200℃以上）、优异的耐化学腐蚀性（可抵抗燃油、强酸、强碱等介质）以及卓越的耐老化性能。该胶水在硫化过程中能与氟橡胶基材形成化学键结合，粘接强度通常超过橡胶本身的撕裂强度。相比普通橡胶胶水，其分子结构中的氟碳键赋予更强的键能，特别适用于航空航天、汽车燃油系统和化工设备等严苛环境下的密封件粘接修复。

　　氟硅橡胶是在有机氟和有机硅两种材料基础上发展而来的新材料，其弥补了有机硅材料的耐油、耐化学腐蚀和耐端低温性能方面的不足,实现了有机硅材料和有机氟材料的优势互补。氟硅橡胶所用基础聚合物主要为聚三氟丙基甲基硅氧烷，其主链仍由硅氧键构成，但硅原子上的部分甲基被含氟有机基团(通常为三氟丙基)取代。

　　氟硅橡胶集合了高键能的硅氧键和对碳碳键具有屏蔽效应的碳氟键，表现出的耐高低温、耐环境老化、耐油和耐化学腐蚀等性能，一经研制成功便应用到航空领域。

　　一、氟硅橡胶的市场

　　目前，美国、德国、日本等国家的大型化工企业正积开展对氟硅橡胶的研究，氟硅橡胶年产量约为10kt。氟硅橡胶市场规模正以7.4%的复合年均增长率增长，预计到2026年，市场规模将增至3.28亿美元。

　　目前国内部分厂家已能工业化生产氟硅橡胶基础聚合物，但其RTV氟硅橡胶产品还在开发中。因氟硅橡胶单体及聚合物生产过程中的要求，以及原料价格、工艺难度等问题，氟硅橡胶基础聚合物成本偏高，具有价格优势的市场化产品尚未实现。

　　二、氟硅橡胶的介绍

　　氟硅橡胶的主链为—Si—O—键结构，侧链上引入性氟原子（如三氟丙基）后，形成—CH2CH2CF3结构，由于氟原子具有较大的吸电子效应，加上C—F键的键长较短，能对C-C键形成较好的屏蔽效应，大大提高了橡胶的耐油、耐溶剂性能，使其成为在-68℃~232℃温度下耐非性介质良好的弹性体。因此氟硅橡胶广泛应用于高端机车和军工航天的密封件领域。

　　三、氟硅橡胶的特性

　　FVMQ氟硅橡胶O型圈在维持有机硅材料的耐温性，抗寒性，耐高电压性，耐气侯脆化等出特性的基本上，因为含氟量酯基的导入，它又具备有机氟原材料出的耐氢类有机溶剂，耐酸碱，耐腐蚀性和更低的表面特性。

　　1、耐酸碱、耐水洗、耐化学品性

　　氟硅橡胶与羟基乙烯基硅橡胶对比，其耐酸碱、耐水洗、耐化学品性为;即便与氟胶对比，耐酸碱、耐水洗性也是优良的。在同样物质、溫度、時间下预浸后均显示信息出了的使用性能，可以说氟硅橡胶是唯一一种在-68℃~232℃下耐非性物质的聚氨酯弹性体。氟硅橡胶的耐含甲醇汽油性也比较好，即便在车用汽油/乙醇混和管理体系中，其硫化橡胶胶的强度、抗拉强度、容积转变都不大，经500h长期的预浸实验后，各类物理性能也基本上沒有转变。

　　2、耐温性

　　氟硅橡胶的高溫溶解与硅橡胶一样，即:主链空气氧化、主链断裂、主链分解反应和造成各种各样复合型反映。因为溶解物质也会造成主链断裂，因此耐温性一般比硅橡胶要差一些，在200℃的溫度下已刚开始空气氧化脆化。但根据加上铁、钛、希土类金属氧化物等小量的无卤阻燃剂便可使其得到明显的改进，即便在250℃高溫下也具备充足的耐温性。溫度对氟硅橡胶危害比硅橡胶大，但比氟胶小。海外还科学研究了氟硅橡胶在150℃×2000h、175℃×5000h、200℃×4000h标准下的使用期，其結果是仅次羟基乙烯基硅橡胶。

　　3、抗寒性

　　氟硅橡胶与一般硅橡胶一样，温特性优良。因为氟硅橡胶是以绵软的Si-O主导链组成的线形聚合物，因此温特点好于以C-C主导链的氟胶。在其中，氟硅橡胶(LS-2370U)的温特点更强，延性温度低达-89℃，而一般的氟胶约为-30℃。

　　4、电气性能、耐辐射源特性

　　氟硅橡胶的电气性能与一般硅橡胶相仿，但宝贵之处是在高溫、温、湿冷、油、有机溶剂、化学品、活性氧等严苛标准下的转变不大。氟硅橡胶的耐辐射源特性并不突显，但耐辐射源脆化特性好于羟基乙烯基硅橡胶。

　　5、物理性能

　　氟硅橡胶与一般硅橡胶一样，硫化橡胶胶的冲击韧性(是撕破抗压强度)较为低。因而，改进和提升氟硅橡胶的抗压强度也是一个关键的课题研究。

　　6、其他特点

　　氟硅橡胶的耐天候脆化性十分，即便曝露五年后，仍维持有优良的特性。活性氧是聚氨酯弹性体脆化时转化成数多的汽体之一，但氟硅橡胶根据动态性或静态数据实验后都未发觉有开裂或裂痕的状况。除此之外，氟硅橡胶的除霉性、生理学可塑性、抗凝血性也是十分优良的。

　　氟硅橡胶生产工艺注意点

　　由于氟硅橡胶价格昂贵，胶料容易污染，从而影响性能，所以对氟硅橡胶的生产操作工艺为严格。

　　1、保持生产环境、设备的清洁

　　在氟硅橡胶的保存和运输过程中，灰尘杂质与橡胶接触。

　　由于氟硅橡胶有静电吸灰的特点，所以生产环境需要净化无尘车间，生产工具为设备。工人进出操作需穿戴干净衣帽。

　　清洁好切割刀具、称量托盘和开炼机滚筒。 炼胶过程手套对胶料的污染。

　　2、混炼与硫化

　　开炼机辊筒温度为18℃~28℃时炼胶工艺性能较好。 对于长期停放的胶料的使用需要进行返炼，物料混合均匀。硫化模具采用表面镀铬处理。 氟硅橡胶要二段硫化，在电热鼓风箱中进行，一般为:200℃×4～6小时。

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　　耐热性

　　氟硅橡胶的高温分解与硅橡胶一样，即:侧链氧化、主链断裂、侧链热分解和引起各种复合反应。由于分解产物也会引起主链断裂，所以耐热性通常比硅橡胶要差一些，在200℃的温度下已开始氧化老化。但通过添加铁、钛、稀土类氧化物等少量的热稳定剂便可使其获得显著的改善，即使在250℃高温下也具有的耐热性。

　　温度对氟硅橡胶影响比硅橡胶大，但比氟橡胶小。国外还研究了氟硅橡胶在150℃×2000h、175℃×5000h、200℃×4000h条件下的使用寿命，其结果是仅次于甲基乙烯基硅橡胶。

　　耐寒性

　　氟硅橡胶与普通硅橡胶一样，低温性能良好。由于氟硅橡胶是以柔软的Si-O为主链构成的线型高聚物，所以低温特性优于以C-C为主链的氟橡胶。其中，氟硅橡胶（LS-2370U）的低温特性，脆性温度低达-89℃，而一般的氟橡胶约为-30℃。

　　电性能、耐辐射性能

　　氟硅橡胶的电性能与普通硅橡胶相近，但可贵之处是在高温、低温、潮湿、油、溶剂、化学品、臭氧等苛刻条件下的变化很小。

　　氟硅橡胶的耐辐射性能并不突出，但耐辐射老化性能优于甲基乙烯基硅橡胶。

　　物理机械性能

　　氟硅橡胶与普通硅橡胶一样，硫化胶的机械强度（是撕裂强度）比较低。因此，改善和提高氟硅橡胶的强度也是一个重要的研究课题。

　　美国道康宁（Dow Corning）有机硅公司很早就开发出了高强度、高抗撕氟硅橡胶（US-2332U）。中国对高性能氟硅橡胶的研究主要集中在20世纪80年代，尽管从基础研究到应用研究都取得了一定的进展，但与国外相比还存在着不小的差距。

　　其他特性

　　氟硅橡胶的耐天候老化性优良，即使暴露5年后，仍保持有良好的性能。臭氧是弹性体老化时生成*多的气体之一，但氟硅橡胶通过动态或静态试验后都未发现有龟裂或裂纹的现象。

　　此外，氟硅橡胶的防霉性、生理惰性、抗凝血性也是十分良好的。

　　氟硅橡胶的加工工艺

　　混炼

　　氟硅橡胶虽属固体，但可塑度高，不需塑炼，可直接采用开炼机或密炼机进行混炼。其加顺序或混炼工艺过程如下:

　　生胶（氟硅橡胶＋少量硅橡胶）→白炭黑＋结构控制剂＋加工助剂→倒胶、薄通（5次）→热处理→返炼＋交联剂→薄通（8～10次）→出片、停放（12h以上）→待用

　　当采用开炼机混炼时，*好在开炼机辊筒上方装备防尘或抽风装置，以减少白炭黑的飞扬。在混炼过程中不得有其他杂质或胶粒混入，温度应控制在40℃以下，开足冷却水。开炼机混炼吃粉较慢，每批胶料的混炼时间约在20～40min之间。装胶随开炼机规格而定，一般Φ160mm×320mm的开炼机为1～2kg, Φ250mm×620mm的为5～8kg。

　　至于采用密炼机混炼，不但可以提高生产效率、降低劳动强度，而且还能够减少白炭黑的飞扬和改善操作环境。密炼机混炼的加顺序基本与开炼机相似，但对加间隔时间的要求并不严格。每批胶料的混炼时间约为8～18min，密炼机的填充系数应控制在0.7～0.75的范围较为适宜。排胶温度与填料种类有关，通常应控制在50℃～70℃的范围。

　　热处理

　　当采用未经表面改性的气相法白炭黑作为补强剂时，胶料中加入结构控制剂。因此，胶料的热处理也就成为一道的工序。

　　热处理的目的主要在于:使结构控制剂与白炭黑进一步结合；消除低分子挥发物。一般来讲，热处理的条件为160℃～200℃×1～1.5h。

　　过滤

　　对挤出制品、压延制品、涂胶制品、膜片制品来讲，机械杂质和未分散的配合剂粒子是导致产品出现质量问题的主要因素之一。因此，对上述制品所用的胶料进行过滤。过滤时可采用滤胶机，也可用普通挤出机替代。机筒、螺杆的温度应控制到*低，滤网规格以120～200目为宜。

　　返炼

　　胶料经停放后，因凝胶含量增加、可塑性降低，所以使用时进行返炼。胶料返炼应适可而止，返炼不足，胶料柔软性差，表面不平整；而返炼过度，则胶料表面会发粘，不利于操作，对氟硅橡胶更是如此。

　　硫化

　　氟硅橡胶不同于其他普通橡胶，硫化是分一段、二段两次完成的。一段硫化时间短（1.5～15min），仅能使制品达到定型的程度；经过二段硫化（3～6h）后才能够达到硫化，硫化胶的各项物性才能够趋于稳定。

　　模型硫化*适用于O形圈、皮碗、膜片、油封、衬垫、护套等制品的加工；常压热空气硫化和加压蒸汽硫化主要是用于胶管、胶带、胶布、胶绳、电线电缆覆盖层等挤出制品、压延制品、涂胶制品的加工。硫化所用设备可根据制品类型选择，硫化条件可根据制品规格、厚度、硫化体系来确定。其模压制品和挤出制品的一段硫化条件分别见表1、表2所示。

　　表1模压制品的一段硫化条件

　　表2挤出制品的一段硫化条件

　　氟硅橡胶的应用

　　氟硅橡胶是兼具硅橡胶和氟橡胶两者特性的弹性体材料。与甲基乙烯基硅橡胶相比，*大的优点是耐油、耐溶剂性；而与氟橡胶相比，尽管在耐烷烃溶剂方面的差别甚微，但耐芳烃溶剂性优于氟橡胶，它的良溶剂只有性大、小分子的酮类。氟硅橡胶的耐热性、耐寒性、压缩变形性更优，而且物性对温度的依赖性较小，从低温到高温都显示出了优良的性能。其次，即使不使用增塑剂也可制得低硬度的制品。因此，氟硅橡胶作为一种新的高性能弹性体材料正在广泛地应用。

　　氟硅橡胶的应用主要在航空航天、车辆船舶、电子通信、精密仪器、石油化工和医疗卫生等领域，但目前巿场需求量*大的还是火箭、卫星、汽车、飞机制造业。

　　航空薄膜:油箱调压管路中活门用膜片、油箱通气活门用膜片（在-55℃～200℃的煤油蒸汽和150℃的RP煤油中使用的氟硅橡胶涂层与聚酯布作骨架材料的夹布薄膜）；

　　静、动态密封件:垫圈、皮碗、活门；

　　汽车制品:燃油水平指示传感器软管、雾化器油泵隔膜、燃油泵隔膜、波纹护套、发动机曲轴后密封圈、气缸垫、燃油泵密封件、油箱盖垫圈、油箱加油垫圈、滤油器密封件；

　　其他:耐氟氯油、耐氟溴油、耐三氯联苯、耐H2S溶液、耐液氮等密封件。

　　氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的一种高分子弹性体。它具有较好的力学性能，耐高温、耐油及耐多种化学品侵蚀，综合性能，大量用于密封制品的生产，是现代航空、导弹、火箭，宇宙航行等尖端科学技术及其他工业（如汽车）方面不可缺少的材料。

　　一、优良的耐腐蚀性能。

　　氟橡胶具有的耐腐蚀性能。一般说来它对有机液体，如燃料油、溶剂、液压介质等；浓酸，如硝酸、硫酸、盐酸等；高浓度过氧化氢和其他强氧化剂作用的稳定性方面，均优于其他各种橡胶。

　　二、耐溶胀性能。

　　氟橡胶具有高度的化学稳定性。26型氟橡胶耐石油基油类、双酯类油、硅醚类油、硅酸类油，耐无机酸，耐多数的有机、无机溶剂、品等，仅不耐低分子的酮、醚、酯，不耐胺、氨、氢氟酸、氯磺酸、磷酸类液压油。23型氟胶的介质性能与26型相似，且更有之处，它耐强氧化性的无机酸如发烟硝酸、浓硫酸性能比26型好，在室温下98%的硝酸中浸渍27天它的体积膨胀仅为13%～15%。

　　三、耐热和耐高温性能。

　　在耐老化方面氟橡胶可以和硅橡胶相媲美，优于其他橡胶。26型氟橡胶可在250℃下长期工作，在300℃下短期工作，23型氟橡胶经200℃×1000h老化后仍具有较高的，也能承受250℃短期高温的作用。四丙氟橡胶的热分解温度在400℃以上，能在230℃下长期工作。氟橡胶在不同温度下性能变化大于硅橡胶和通用的丁基橡胶，其拉伸强度和硬度均随温度的升高而明显下降，其中拉伸强度的变化特点是在150℃以下，随温度的升高而迅速降低；在150～260℃之间，则随温度的升高而下降较慢。

　　四、耐低温性能。

　　氟橡胶的低温性能不好，这是由于其本身的化学结构所致，如23-11型的Tg＞0℃。实际使用的氟橡胶低温性能通常用脆性温度及压缩耐寒系数来表示。胶料的配方以及产品的形状（如厚度）对脆性温度影响都比较大，如配方中填料量增加则脆性温度敏感地变坏，制品的厚度增加，脆性混同度也敏感地变坏。

　　氟橡胶的耐低温性能一般它能保持弹性的限温度为-15～20℃。随着温度的降低，它的拉伸强度变大，在低温下显得强韧。当用作密封件时，往往会出现低温密封渗漏问题。其脆性温度随试样厚度而变化。例如26型氟橡胶在厚度为1.87mm时，其脆性温度是-45℃，厚度为0.63mm时是-53℃，厚度为0.25mm时是-69℃。它的标准试样26型氟橡胶的脆性温度是-25～-30℃，246型氟橡胶的脆性温度为-30～-40℃，23型氟橡胶的脆性温度为-45～-60℃。

　　五、耐过热水与蒸汽的性能。

　　氟橡胶对热水作用的稳定性不仅取决于本体材料，而且决定于胶料的配合。对氟橡胶来说，这种性能主要取决于它的硫化体系。过氧化物硫化体系比胺类、双酚AF类硫化体系为佳。26型氟橡胶采用胺类硫化体系的胶料性能较一般合成橡胶如乙丙橡胶、丁基橡胶还差。

　　六、压缩永久变形性能。

　　氟橡胶用于高温下的密封中压缩变形是它的关键性能，它是作为密封制品控制的一个重要性能。26型氟橡胶的压缩永久变形性能较其他氟橡胶都好，这是它之所以获得广泛应用的原因之一。在200～300℃的温度范围内其压缩永久变形显得很大。但在20世纪70年代美国DuPont公司对其进行了改进，发展了一种低压缩永久变形胶料（Viton E-60C），它是从生胶品种（VitonA改进为Viton E－60）和硫化体系选择上（从胺类硫化改进为双酚AF硫化）进行改进的，这就使氟橡胶在200℃高温下长期密封时的压缩永久变形性较好，氟橡胶在149℃长期存放的条件下，其密封保持率在各类橡胶中处于领先的。

　　七、耐气候老化和耐臭氧性能。

　　氟橡胶具有好的耐候老化性，耐臭氧性能。产品配方中往往可以添加紫外线吸收剂，则可进一步提升其户外耐紫外线老化性能。

　　八、机械性能。

　　氟橡胶一般具有较高的拉伸强度和硬度，但弹性较差。一般地，氟橡胶在高温下的压缩永久变形大，但是如果以相同条件比较，如从150℃下的同等时间的压缩永久变形来看，丁和氯丁橡胶均比26型氟胶要大，26型氟橡胶在200℃×24h下的压缩变形相当于丁橡胶在150℃×24h的压缩变形。

　　九、电性能。

　　氟橡胶的电缘性能不是太好，只适于低频低压下使用。温度对它的电性能影响很大，从24℃升到184℃时，其缘电阻下降35,000倍。26型氟橡胶的电缘性能不是太好，只适于低频，低电压场合应用。温度对其电性能影响很大，即随温度升高，缘电阻明显下降，因此，氟橡胶不能作为高温下使用的缘材。填料种类和用量对电性能影响较大，沉淀碳酸钙赋予硫化胶较高的电性能，其他填料则稍差，填料的用量增加，电性能则随之下降。

　　十、耐高真空性能。

　　氟橡胶具有佳的耐真空性能，这是由于氟橡胶在高温、高真空条件下具有较小的放气率和小的气体挥发量。26型、246型氟橡胶能够应用于133×l0-9～133×10-10 Pa的超高真空场合，是宇宙飞行器中的重要橡胶材料。氟橡胶的气透性是橡胶中较低的，与丁基橡胶、丁腈橡胶相近。填料的加入能使硫化胶的气透性变小，其中硫酸钡的效果较中粒子热裂法炭黑（MT）显著。氟橡胶的气透性随温度升高而增大，气体在氟橡胶中的溶解度较大，但扩散速度则很小，这有利于在真空条件下应用。氟橡胶对气体的溶解度比较大，但扩散速度却比较小，所以总体表现出来的透气性也小。据报道，26型氟橡胶在30℃下对于氧、氮、氦、二氧化碳气体的透气性和丁基橡胶、丁橡胶相当，比氯丁胶、天然橡胶要好。在氟橡胶中，填料的加入，充填了橡胶内部的空隙，从而使硫化胶的气透性变小，这对于真空密封是很有利的。

　　十一、耐燃性能。

　　橡胶的耐燃性取决于分子结构中卤素的含量。卤素含量愈多，耐燃性愈好。氟橡胶与火焰接触能够燃烧，但离开火焰后就自动熄灭，所以氟橡胶属于自熄型橡胶。

　　十二、耐辐射性能。

　　氟橡胶是属于耐中等剂量辐射的材料。高能射线的辐射作用能引起氟橡胶产生裂解和结构化。氟橡胶的耐辐射性能是弹性体中比较差的一种，26型橡胶辐射作用后表现为交联效应，23型氟橡胶则表现为裂解效应。246型氟橡胶在空气中常温辐射在5×107 仑的剂量下性能剧烈变化，在1×107仑条件下硬度增加1～3，强度下降20%以下，伸长率下降30%～50%。所以，一般认为246型氟橡胶可以耐1×107仑，限为5×107仑。