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　　常见失效模式与解决方案

　　氟橡胶热硫化粘接的典型失效包括界面剥离（占65%）、内聚破坏（25%）和混合型（10%）。界面失效多因表面处理不足或硫化不完全，可通过接触角测试（应<80°）预判；内聚失效常与胶水老化或过硫化相关，TGA分析（分解温度应>300℃）有助于诊断。湿热老化（85℃/85%RH）1000小时后强度保持率是关键质量指标。添加硅烷偶联剂（如KH-550）能显著改善界面稳定性，新型POSS纳米粒子改性胶水可使湿热老化性能提升40%以上。

　　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。

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　　一  什么是氟硅胶

　　氟硅胶是一种集硅橡胶、氟橡胶优点的新型弹性体。以二甲基聚硅氧烷为代表的硅橡胶具有的高-低温性能、电性能和弹性性能,但这种橡胶的耐饱和蒸汽性、耐油性和耐溶剂性较差,使得它的应用受到了很大的限制:而在硅橡胶的碳链上引入含氟基团(如三氟丙基)形成氟硅橡胶后,由于氟原子具有大的吸电子效应,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、耐溶剂性能因此氟硅橡胶在保持了硅橡胶的耐热性、耐寒性、压缩复原性、回弹性、电气特性、脱模性等一系列优良性能的同时,兼具有氟橡胶的耐油、耐溶剂性，堪称有机硅弹性体中的“油斗士”。

　　以下为氟硅胶的结构简式:

　　二  氟硅胶的的性能特点

　　1、耐油、耐溶剂、耐化学品性

　　氟硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶相比，其耐油、耐溶剂、耐化学品性其优良；即使与氟橡胶相比，耐油、耐溶剂性也是良好的。在相同介质、温度、时间下浸渍后均显示出了优良的耐久性，可以说氟硅橡胶是唯一一种在-68℃～232℃下耐非性介质的弹性体。

　　氟硅橡胶的耐含甲醇汽油性也比较好，即使在汽油/甲醇（85vol% / 15vol%）混合体系中，其硫化胶的硬度、拉伸强度、体积变化都很小，经500h长时间的浸渍试验后，各项物性也几乎没有变化。

　　2、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。

　　3、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，氟硅胶的低温特性，脆性温度低达-89℃，而一般的氟橡胶约为-30℃。

　　4、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。

　　5、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。

　　6、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。

　　三  氟硅橡胶的主要用途:

　　氟硅橡胶一般用于制备各类机车、航空航天器和石油化工上耐燃油和耐溶剂的密封件、密封环、油封、膜片、导管、阀门衬、胶管、整体油箱密封、O形圈和垫片,并用于电力、电子工业的连接部件和电缆、输送带、织物等的表面涂覆,是国防工业、航空航天领域重要的一种橡胶材料。

　　四  氟硅胶的加工生产注意事项以及建议

　　由于氟硅橡胶价格昂贵，另一方面由于氟硅橡胶吸电子效应等特点，对周围粉尘有很强吸附作用，从而影响性能，所以对氟硅橡胶的生产操作工艺为严格。以下部分生产过程控制做简要分享。

　　1、氟硅橡胶的运输和保存:在氟硅橡胶的保存和运输过程中，采用隔离纸和塑料袋将氟硅橡胶包好，以灰尘和杂质与橡胶接触而吸附。

　　2、氟硅橡胶的裁切:在取材，裁切，氟硅橡胶的过程中，首先要对采用的工具剪刀或者油灰刀进行清洗，采用酒精擦洗刀具表面，待其干净后方可裁切氟硅橡胶，在裁切过程中尽量避免手，皮肤与橡胶的接触，但不能带手套，以免手套纤维或者皮肤油脂对氟硅橡胶的污染。

　　3、混炼与硫化:混炼前，用酒精擦洗开炼机辊筒和挡板，确保没有杂质沾染。混炼时应注意控制辊筒温度，当辊筒温度为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。

　　4、氟硅胶生产环境:由于氟硅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。

　　五  安徽善信氟硅胶牌号推荐

　　FS2200U系列，低压变

　　FS8200U系列，适合挤出产品

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　　1.2、单胺、二胺及其衍生物体系

　　单胺、二胺及其衍生物体系是继过氧化苯甲酰后早用于Viton型氟橡胶的硫化剂，以亲核离子加成反应机理形成硫化胶，其C-N键具有较好的稳定性。对于双组分型氟橡胶密封剂(腻子)，采用一元胺或多元胺作室温硫化剂，常用的是六亚甲基二胺或三亚乙基四胺，使用三亚乙基四胺效果，硫化速度快，但在普通氟橡胶不能单用。对于单组分氟橡胶密封剂，采用酮胺类室温硫化剂。己二胺氨基甲酸盐硫化氟橡胶压缩永久变形大，一般用于胶布制品。N，N'-双水杨叉1，2-丙二胺单用情况较少，用量过大引起氟橡胶热老化性能下降。N，N'-双肉桂叉-1，6-己二胺适用范围广，为氟橡胶常用硫化剂，压缩永久变形中等，模压制品外观好。N，N'-双呋喃甲叉-1，6-己二胺与N，N'-双肉桂叉-1，-己二胺性能相同，但硫化速度较慢。双(4-氨基环己基)甲烷氨基甲酸盐用于246型氟橡胶中，国内未获应用。对苯二胺硫化氟橡胶可制得低压缩永久变形胶料，单用时定型硫化温度高，时间长，二段制品起泡，与三亚乙基四胺并用可得制品胶料。乙二胺氨基甲酸盐用于高黏度氟橡胶的加工。

　　1.3、二元酚和促进剂并用体系

　　20世纪60年代初期，美国对以二元酚作Viton型氟橡胶的硫化剂开展研究。起初，选定对苯二酚和2-十二烷基-1，1，3，3-四甲基胍的硫化体系，混炼胶的焦烧性和硫化胶的高温压缩永久变形都有较明显的改进。以后，双酚AF和季胺盐(或季磷盐)促进剂的硫化系，与活性氧化镁和氢氧化钙并用，组成了氟橡胶的低压缩永久变形的硫化体系。双酚A硫化氟橡胶可得低压缩永久变形胶料，硫化速度较双酚AF为迟。双酚A二钾盐适宜作压出制品硫化剂，压出的半成品表面光滑，缩性小，可用直接蒸汽硫化，但硫化胶耐热性较差。

　　2、酸接受剂

　　酸接受剂亦称吸酸剂或缚酸剂，是能有效地中和氟橡胶硫化过程中析出氟化氢的一类物质。酸接受剂还能提高氟橡胶交联密度，并赋予硫化胶较好的热稳定性，又被称作活化剂或热稳定剂。酸接受剂主要是金属氧化物及某些盐类，碱性越强所得硫化胶的交联密度愈高，表现为拉伸强度较高、伸长率和压缩永久变形较小;同时碱性越强，加工性愈差(易焦烧)。

　　常用酸接受剂为氧化镁和氧化锌。应用氧化锌时，往往和二碱式亚磷酸铅等量并用于耐水性胶料。氧化镁用于高耐热、无耐酸要求胶料。氧化铅常用于耐酸胶料。氧化钙或氧化钙与氧化镁并用作低压缩变形胶料酸接受剂。氢氧化钙和活性氧化镁并用，在VitonE-60c中是主要吸酸剂，用于双酚AF与苄基三苯基氯化磷硫化系统胶料制得低压缩永久变形的硫化胶。

　　3、补强体系

　　氟橡胶属于自补强型橡胶，本身强度高，补强填充剂主要用于改进工艺性能，降低成本和提高制品的硬度、耐热性和压缩永久变形性等。氟橡胶常用的补强填充剂主要有炭黑、浅填料和新型填料。

　　3.1、炭黑

　　中粒子热裂法炭黑、快压出炉黑、高耐磨炉黑和喷雾炭黑对胺类硫化剂有促进作用，使胶料混炼、压出和模压的性能较好，用量少于30份;否则对胶料硬度、耐高低温和压缩永久变形性能带来不利影响。Austriw炭黑(以沥青为原料制成)，可改进胶料工艺性能与压缩永久变形性能。

　　3.2、浅填料

　　3.3、新型填料

　　碳纤维和硅酸镁纤维(针状滑石粉)是用于氟橡胶的新型填料，均能提高氟橡胶的高温强度和耐热老化性能，但在工艺性能方面较中粒子热裂法炭黑稍差。应用硅酸镁纤维或碳纤维和喷雾炭黑并用，可获得较好的效果。

　　补强效果好的碳纤维是在惰性气体保护或减压条件下，由人造丝经1100℃高温炭化而得到的产品。商品牌号如CarbonWool3BI(美国)、а型和б型(前苏联)碳纤维。填充碳纤维的另一重要作用是提高硫化胶的导热性，使氟橡胶密封制品与金属接触处的摩擦生热及时导出，从而降低接触处的温度，为以氟橡胶制造高速(线速20～30m/s或转速15000～20000r/min)油封提供了可能性。

　　4、增塑剂

　　氟橡胶配方中一般很少使用增塑剂。增塑剂会使硫化胶的耐热性和化学稳定性变差，在二段高温硫化时往往挥发逸出，造成制品失重大、收缩变形或起泡。为改善工艺性能，采取并用少量低分子量氟橡胶的办法。如分子量20万的26型氟橡胶中，加入10～20份分子量10万的26型氟橡胶，得到混炼和模压性能好的胶料，对硫化胶的耐热性无明显的影响。对收缩要求不严的氟橡胶产品，可用癸二酸二辛酯、磷酸三辛酯及高沸点聚酯等增塑剂。用量较少(5份)时，对硫化胶性能影响不大。23型氟橡胶可选用邻苯二甲酸二丁酯、氟蜡(低分子量聚三氟氯乙烯)和聚异丁烯等作增塑剂(用量3～5份)，其中以氟蜡(价格较贵)为好。选用低分子量聚乙烯(1～3份)，可为氟橡胶的压延、压出提供良好的工艺性，因用量少，不会影响原有胶料的物理机械性能。羧基亚硝基氟橡胶常用含氟全醚和卤代烃油作增塑剂。低粘度的羟基硅油和二甲基硅氧烷可软化增塑氟硅橡胶。

　　5、防焦剂

　　现代橡胶工业的高温高速机械加工工艺和硫化体系，焦烧和提高生产效率的矛盾愈发尖锐，焦烧就需借助于防焦剂。防焦剂亦称硫化延缓剂，通常用量0.5～1份，甚至更低(0.1份左右)。可供选用的氟橡胶防焦剂有苯甲酸、邻苯二甲酸酐、水杨酸、乙酰水杨酸、乙酸钠、三氯蜜胺、N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺(CTP)、N-三氯甲基硫代-N-苯基苯磺酰胺、六异丙基硫代三聚氰胺、N-(吗啉基硫代)邻苯二甲酰亚胺等。CTP具有良好的防焦效果，一般用量0.1～0.3份，对有轻微焦烧的胶料有复原作用。N-三氯甲基硫代-N-苯基苯磺酰胺防焦效果不及CTP，但价格低廉。六异丙基硫代三聚氰胺的防焦效果强，据称为CTP的3～6倍。N-(吗啉基硫代)邻苯二甲酰亚胺能延长焦烧时间，提高加工性。

　　6、溶剂及其他

　　用氟橡胶制造纯胶薄膜、胶布制品(燃料箱垫片、防护衣等)、布类胶管及胶粘剂时均要使用胶浆。制造氟橡胶胶浆一般是将混炼胶溶解于有机溶剂中(VitonLD242采用胶乳)。低分子酮类和酯类是优良的溶剂，包括丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯及二甲基甲酰胺等。常用的是甲乙酮和乙酸乙酯。胶浆粘度采用混合溶剂(主溶剂为优良溶剂，副溶剂为不良溶剂或非溶剂)和加入稀释剂(低分子脂肪烃、芳香烃和醇类等)的方法来进行调节。

　　氟橡胶脱模时，为消除黏模，可采用少量硬脂酸锌、硬脂酸钠、加珞巴蜡、肥皂水或硅油的二甲苯溶液(5%～10%)作脱模剂。使用硅油时，用量要尽可能少，涂硅油后还需用绸布揩擦，否则会影响表面质量和耐热性。

　　7、结束语

　　氟橡胶品种多，制品性能。经过几十年的改进，新型氟橡胶品种和配合助剂不断出现，改善了其工艺性和其他的不足，在军用、民用工业领域中得到日益增多的应用。