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　　不同配方体系的性能差异

　　市售氟橡胶热硫化胶水主要分为双组分和单组分两大体系。双组分（如酚醛树脂/氟橡胶共混型）通常具有更高的最终强度（剥离力可达6-8kN/m），但操作窗口较短（30-40分钟）；单组分（如氟硅改性型）施工简便但需严格控温。特殊配方包括导电型（添加银粉，体积电阻率<0.1Ω·cm）、阻燃型（氧指数>30）等。近年发展的纳米改性胶水通过添加SiO2或碳纳米管，可使耐温性提升20-30℃，蠕变率降低50%以上，但成本相应增加2-3倍。

　　3. 氟橡胶的配合技术

　　一个氟橡胶的配方，一般是由生胶、吸酸剂、硫化剂、促进剂、补强填充剂、加工助剂等组成。

　　（1） 生胶

　　国产氟橡胶和国外的氟橡胶的性能基本相同，只是加工性能有些差异，国产胶的加工性能较差，主要是门尼粘度较高，相应影响胶料加工流动性差。

　　国产氟橡胶26相当于美国杜邦公司的VitonA，氟橡胶246相当于VitonB，国外的氟橡胶生胶，有不少已加好了硫化剂，美国3M公司和日本大金公司供应的氟橡胶已经加好了硫化剂。

　　（2） 硫化剂

　　硫化是使氟橡胶产生一定程度的交联，使其具有良好的使用性能。氟橡胶硫化可以采用亲核试

　　剂的离子加成机理进行，也可以以过氧化物或射线以自由基机理进行。

　　胺类化合物（1#、3#硫化剂）硫化氟橡胶，可以解决一般产品的要求；采用2#硫化剂，可以解决胶浆的加工。

　　在密封制品中，为使其有较小的压缩变形值，应优先选用酚类化合物作为硫化剂。如对苯二酚、双酚A、双酚AF等，并配用相应的促进剂，以适合高层次的性能要求。

　　在解决腐蚀介质的抗耐性上，建议采用过氧化物硫化氟橡胶。

　　（3） 吸酸剂

　　吸酸剂也称为稳定剂。它是为了解决氟橡胶加工过程产生氟化氢对金属的腐蚀和污染，使硫化反应顺利进行。Ca(OH)2等。一般采用

　　MgO、CaO、ZnO、PbO、二盐基亚磷酸铅，其用量一般在5 ~10份。它们的加入各有特点:MgO耐热性好； PbO

　　耐酸性好；CaO压缩变形小；对消除气泡有利；ZnO和二盐基亚磷酸铅，胶料流动性得到改善，耐水性好；Ca(OH)2压缩变形小，加入Ca(OH)2和活性MgO，在酚类硫化体系中，可得到低压缩变形的胶料。总之，要选择合适的吸酸剂，以满足实际性能的要求。

　　（4） 补强填充剂

　　氟橡胶是一种自补强性能的橡胶。由于性能要求和用途的不同，需要通过补强、填充体系进行调节，使其功能和成本适应用户的需要。一般用量在10-30份之间。目前常用的补强填充剂大致上有热裂法炭黑（N-990）、喷雾碳黑、白炭黑、硫酸钙、硫酸钡、氧化钙、炭纤维等。

　　用加拿大的N990炭黑或喷雾碳黑，在黑制品中均取得较好的加工工艺和相应的物理性能。

　　加入20份炭纤维的氟橡胶，胶料流动性好，加工硫化复杂形状产品之后，其外观好于N-990和喷雾碳黑，表面光滑。由于炭纤维的胶料导热系数大，适合高速运动橡胶件的使用。应该指明的是加入炭纤维的成本高，其伸长率低。

　　彩氟橡胶制品可以使用白炭黑、钛白、氟化钙、碳酸钙等，并配用相应的颜料即可得到相应的胶料。但是，在加工压缩型密封制品时，在选用彩原料时，要注意颜料与高温的合理匹配，还要控制胶料的压缩变形值，以使产品适应压缩下的工作需要。

　　（5）加工助剂

　　加工助剂是近年来氟橡胶加工的一大进步，它是在不影响胶料发挥的前提下，能改善氟橡胶的混炼工艺，焦烧，改进胶料的流动性和压出性能，并能在加工中粘辊、粘模，起到外脱模剂的作用。

　　在氟橡胶的加工中，已出现过氟蜡、低分子聚乙烯、硬脂酸锌、Ws280、棕榈蜡、模特丽935P等新的加工助剂，为氟橡胶的加工和应用提供了新的手段。它的加入量在1-2份。

　　4. 氟橡胶的加工工艺

　　氟橡胶的加工过程和使用设备、加工方法，和一般橡胶相同。由于它的结构特点，它的加工

　　性能较差，以下简要叙述一下。

　　（1） 塑炼:生胶在辊距0.3~0.5mm的开炼机薄通10次，包辊即可加入配合剂。

　　（2） 混炼:

　　容量:氟橡胶的容量比合成胶还要小。

　　63混炼机 500克

　　143混炼机 5000克

　　辊温:40-60℃

　　加料顺序: 生胶→吸酸剂→加工助剂→填充剂→硫化促进剂。

　　配合剂加完，均匀、薄通打三角包、打卷、放下后片。

　　（3） 硫化

　　一段 165-170℃ ×10min

　　二段 230℃×24h（要逐步加温，到230℃后，恒温记时。

　　5. 氟橡胶于金属粘合

　　金属件采用金属喷砂或盐酸浸泡，清洗干净，建议采用CHEMLOK5150或首立公司PC-22作为金属粘合剂。（详细操作可参考相应公司的规定）

　　6. 国内外氟橡胶的性能对比

　　表5是国内外氟橡胶的性能对比情况，可以看出，国产胶的试验数据与美国杜邦、3M、日本大

　　金公司及德国K.G.K所报道的数据比较接近，常态下的拉伸强度数据有较大差异，伸长率的波动范围基本一致。但是，在相同硬度下的伸长率，国产的数据低于国外的数值。

　　表5.国内外氟橡胶的性能对比

　　性能

　　铁岭

　　3M公司1

　　杜邦公司2

　　大金公司3

　　K.G.K4

　　苏联5

　　拉伸强度MPa

　　9-20

　　9-19

　　8.9-17.2

　　17.2

　　14.2

　　7.0

　　伸长率  %

　　130-180

　　100-500

　　100-300

　　250

　　228

　　225

　　硬度 （邵氏A）

　　65-95

　　65-95

　　70

　　76

　　70-85

　　撕裂强度 KN/m

　　18-35

　　压缩变形  %

　　（B法3.5mm O型圈）

　　23℃×70h

　　9-16

　　13

　　200℃×70h

　　18-80

　　10-30

　　20-70

　　20

　　26

　　200℃×24h

　　70-100

　　【1】《R、C、T》VOL55No3

　　【2】杜邦公司样本VT210·1 编号81/06

　　【3】大金公司样本

　　【4】《K.G.K》No2 P111（1989）

　　【5】ΝΡΠ-1144

　　关于200℃×70h压缩变形，因为我们是按照GB1683进行测试，它的样品是10×10㎜的圆柱体，所得的数值要比环形式样（3.5㎜）大。因此，我们的压缩变形数值，还是比较好的。应该说明的是:氟橡胶的压缩变形是一个关键。杜邦公司进行大量工作，他们研究出来的低压缩变形氟橡胶，在200℃×336h压缩变形为19%。200℃×1000h时为37%。这样的数据，目前，我们是达不到的。

　　1 氟橡胶的主要性能

　　①物理性能: 氟橡胶具有较好的力学性能, 有较好的拉伸强度和硬度, 但常态下的弹性较差。

　　②耐热性: 氟橡胶有很好的耐热性, 26型氟橡胶可在250℃下长期工作, 在300 ℃可短期工作。

　　氟橡胶性能随温度的变化大于硅橡胶, 其拉伸强度和硬度均随温度升高而明显下降, 至250~ 260℃时,下降趋势减缓。

　　⑧耐腐蚀性能: 氟橡胶有很高的化学稳定性, 是弹性体中耐介质的一种;它对有机液体各种烃类有良好的抗耐性, 仅仅不耐低分子的酯、醚、酮及部分胺类化合物。

　　④耐过热水、蒸汽的性能: 过氧化物硫化的氟胶优于胺类、酚类化合物硫化的氟橡胶。

　　⑤抗压缩变形性能: 据统计, 50%以上的氟橡胶用于密封制品,压缩变形是一个主要性能。美国杜邦公司一直致力于改进压缩变形性能, 其产品204℃ ×70h压缩变形在1964年时大于80% , 至1973年已有大幅度的降低达13%。

　　⑥耐寒性能: 26型氟橡胶的耐寒性能较差,其保持弹性的限温度为- 15~ -20℃。美国杜邦公司开发的VitonGLT, 其低温性能得到很好的改进, 可适用于- 54℃下的密封,是阿拉斯加油田用的低温密封材料。特定的温下的密封, 有时也用氟橡胶。

　　⑦气透性与真空性能: 氟橡胶有很低的透气性, 在高温、高真空条件下,具有小的气 体挥发量( 失重) , 因此, 它的耐高真空性能好。

　　⑧耐侯、耐臭氧性能: 氟橡胶对日光、臭氧和天候老化十分稳定。硫化胶经过10 年的自然老化, 还保持很好的性能。

　　⑨耐燃性能: 氟橡胶与火接触能燃烧, 但离开火后即熄灭, 它属于自熄橡胶。氟橡胶的氧指数为61~ 64。

　　2 氟橡胶的配合和加工要点

　　氟橡胶的加工配方比较简单, 主要由生胶、吸酸剂、硫化剂、补强剂组成。

　　2.1生胶

　　国外生胶品种多,门尼粘度适中, 供选择的余地大。国内在这方面的差距较大。

　　2.2 吸酸剂( 稳定剂)

　　一般多用氧化物、氢氧化物, 其用量在5-10 份。加入品种根据胶料性能要求而定。加入氧化镁可得到耐热性好的胶料;加入氧化铅可得到耐水和耐酸性好的胶料;加入氧化锌和二盐基亚磷酸铅, 可得到流动性好的胶料, 其耐水性能好;加入氧化钙, 可得到低压缩变形的胶料;在酚类硫化体系中, 加入氢氧化钙和活性氧化镁, 可得到低压缩变形的胶料。

　　2.3 硫化剂

　　①胺类硫化剂: 国内多用3# 硫化剂,它易分散, 工艺性能较好,耐热性尚可,压缩变形较大, 胶料贮存期较短。国外已不采用此系统。

　　②酚类硫化剂: 胶料稳定性好, 工艺性能特好,硫化胶不抽边, 而且压缩变形很小, 是氟橡胶理想的硫化剂。

　　⑧过氧化物硫化剂: 采用DCP+ TAIC硫化, 具有较好的工艺性能, 可得到高强度的胶料。其耐腐蚀性好, 但压缩变形大。

　　2.4 补强填充体系

　　氟橡胶属于自补强橡胶, 补强填充剂主要是用于改进工艺性能、降低成本和提高硬度、耐热性和压缩变形性能等。下面列举一些补强填充剂的性能。

　　①N990炭黑和喷雾炭黑

　　N990 炭黑是氟橡胶理想的补强填充剂,它具有较大的填充量。一般可加入25~30 份,情况可加入60 份。可得到较好的综合性能, 压缩变形小, 而且可降低成本。喷雾炭黑是国内惯用的补强填充剂。加入量一般不高于20 份, 它的硫化胶的硬度偏高,而且压缩变形大, 工艺性能差。

　　②其他填料

　　白炭黑: 氟橡胶加入白炭黑, 工艺性能差, 硫化胶的耐热和压缩变形性能差。

　　无机填料: 氧化钙可加入20~35份,其耐热性能好于炭黑和其他填料,碳酸钙可获得好的缘性,硫酸钡可获得低的压缩变形, 用量为20~40份。

　　碳纤维和硅酸镁纤维( 针状滑石粉) 均能提高氟橡胶的强度和耐热性能。碳纤维可提高硫化胶的导热性。

　　2.5加工助剂

　　氟蜡、低分子聚乙烯、SL- 1加工助剂可保持稳定的脱模效果。美国耀星公司的WS280 是氟橡胶加工助剂。它在高温时的挥发性低, 可提供良好的脱辊性, 胶料流动性好, 而且减少模具污染。经我们试用,效果很好。

　　2.6金属粘合剂

　　试验表明, 白的氟胶料比黑胶易与金属粘合;酚类硫化的氟胶比胺类硫化胶易与金属粘合。

　　过去惯用开姆洛克的CH- 607 作为粘合剂,近两年来, 我们采用CH- 5150,使用效果很好, 比CH- 607 稳定、。

　　3#硫化剂的氟胶料, 我们用过上海华明橡塑制品厂配制的粘合剂, 其粘合强度都大于5MPa。

　　2.7胶浆的配制

　　氟橡胶胶料可溶解于乙酸乙酯和丙酮等溶剂。一般氟胶胶浆的配制如下: 混炼胶:溶剂=1:4。

　　2.8关于混炼工艺

　　氟橡胶的导热性差, 混炼生热大, 容易导致粘辊或焦烧。为此, 要强化冷却,并适当减少混炼装胶容量( 减少30%左右)如14 英寸炼胶机的容量为5~ 8kg。

　　加料顺序: 生胶上辊→加工助剂→吸酸剂→补强填充剂→硫化剂。

　　要注意的是硫黄不能混入氟胶胶料,即使是0.2 感量也会对胶料硫化产生严重的影响。

　　另外, 混炼胶不能接触水,少量的水能使氟胶胶料产生焦烧, 这是应该严格控制的。

　　下表是氟橡胶配方举例。分别列出国产氟胶、日本大金公司和美国3M公司氟胶的配方组成。

　　3结论

　　氟橡胶经40多年的开发应用,已经成为重要的耐热、耐介质弹性材料。26型氟橡胶制的0形图在200 ℃可连续工作10000小时以上, 在230℃下可工作3000小时, 在260℃下可工作1000小时。它是一种耐高温、长寿命的橡胶产品, 已在各领域广泛应用, 得到各方面的。

　　目前, 我国氟橡胶无论在产量和质量上,和国外尚有较大差距。例如, 上海3F公司的26B氟橡胶在100℃,ML1+5门尼粘度为100-140, 而日本大金公司G751氟胶在100℃,ML1+5门尼粘度为52, 其加工性能和弹性都较好。从物理性能看, 大金公司产品的力学性能和老化性能均优于我国3F公司。但3F公司的氟橡胶采用酚类硫化体系和N990炭黑之后, 性能也保持在较高的水平上, 同时国产氟橡胶一直以它的价格优势吸引着国内外的广大用户。

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　　耐寒性能 :26 型氟橡胶的 耐寒性能较差, 其保持弹性的限温度为 - 15~ - 20℃ 。美国杜邦公司开发的 Viton GLT, 其低温性能得到很好的改进 , 可适用于 - 54 ℃下的密封 ,是阿拉斯加油田用的低温密封材料。特定的温下的密封 , 有时也用氟橡胶。

　　气透性与真空性能 : 氟橡胶有很低的透气性 , 在高温、高真空条件下 , 具有小的气体挥发量 (失重 ) , 因此 , 它的耐高真空性能好。

　　耐侯、耐臭氧性能 : 氟橡胶对日光、臭氧和天候老化十分稳定。硫化胶经过 10 年的自然老化 , 还保持很好的性能。

　　耐燃性能 :氟橡胶与火接触能燃烧 , 但离开火后即熄灭 , 它属于自熄橡胶。氟橡胶的氧指数为 61~ 64。

　　二、氟橡胶配方 , 一般是由 生胶 、吸酸剂 、硫化剂、促进剂 、补强填充剂 、加工助剂等组成 。

　　1、 生胶

　　国产氟橡胶和国外的氟橡胶的性能基本相同, 只是加工性能有些差异 , 国产胶的加工性能较差 , 主要是门尼粘度较高 , 相应影响胶料的加工流动性 。

　　国产氟橡胶 26 相当于美国杜邦公司的VitonA , 氟橡胶 246 相当于 VitonB , 国外的氟橡胶生胶中有不少已添加了硫化剂 , 美国 3M公司和日本大金公司供应的氟橡胶已经含有硫化剂。

　　2、 硫化剂

　　硫化是使氟橡胶产生一定程度的交联, 使其具有良好的使用性能 。氟橡胶硫化可以采用亲核试剂的离子加成方式进行 , 也可以以过氧化物或射线以自由基方式进行 。用胺类化合物 (1# 、 3# 硫化剂 ) 硫化氟橡胶, 可以解决一般产品的要求 ; 采用 2# 硫化剂, 可以解决胶浆的加工 。

　　1 号:己二胺氨基甲酸盐

　　2 号:乙二胺氨基甲酸盐

　　3 号:N,N-二亚肉桂基六亚甲基己二胺

　　4 号:亚甲基(对氨基环己基甲烷)氨基甲酸盐

　　5 号:对苯二酚(氢醌)

　　在密封制品中 , 为使其具有较小的压缩变形值 , 应优先选用酚类化合物作为硫化剂 。如对苯二酚 、双酚 A 、 双酚 AF 等, 并配用相应的 促进剂APP ,以适应高层次的性能要求 。

　　在解决对腐蚀性介质的抗耐性方面 , 建议采用过 氧化物硫化氟橡胶 。

　　3、 吸酸剂

　　吸酸剂也称为稳定剂 。它是为了解决氟橡胶加工过程中产生氟化氢对金属的腐蚀和污染 , 使硫化反应顺利进行 。一般采用 MgO 、CaO、ZnO、PbO、二盐基亚磷酸铅, 其用量一般在 5 份～ 10 份。它们的加入各有特点 ,MgO 耐热性好 、 PbO 耐酸性好 ;CaO 压缩变形小 ; 对消除气泡有利 ; ZnO 和二盐基亚磷酸铅可使胶料流动性得到改善 , 耐水性好 ; Ca(OH ) 2 压缩变

　　形小 , 加入 Ca( OH ) 2 和活性 MgO , 在酚类硫化体系中 ,可得到低压缩变形的胶料 。总之 , 要选择合适的吸酸剂 ,以满足实际性能的要求 。

　　4、 补强填充剂

　　氟橡胶是一种自补强性的橡胶 。由于性能要求和用途的不同 , 需要通过补强 、填充体系进行调节 ,使其功能和成本适应用户的需要 。一般用量在 10 份～ 30 份之间 。目前常用的补强填充剂大致上有热裂法炭黑 ( N 990)、喷雾碳黑 、白炭黑 、碳酸钙 、硫酸钡 、氧化钙 、炭纤维等 。

　　采用从加拿大的 N 990 炭黑或喷雾碳黑 , 在黑制品中均可取得较好的加工工艺和相应的物理性能 。加入 20 份炭纤维的氟橡胶 , 其胶料流动性

　　好 , 复杂形状产品硫化之后 , 其外观优于添加N 990 和喷雾炭黑产品 , 表面光滑 。由于含炭纤维的胶料导热系数大 , 适合高速运动的橡胶件使用 。应该指明的是 , 加入炭纤维的产品成本高 , 伸长率低 。

　　彩氟橡胶制品可以使用白炭黑 、 钛白粉 、硅藻土、硅土、氟化钙 、碳酸钙等 , 并配合相应的颜即可制得相应的胶料 。但是 , 在加工压缩型密封制品时 ,选用彩原料要注意颜料对高温的抗耐性 。此外 , 还要控制胶料的压缩变形值 , 使产品适应压缩状态下的工作需要 。

　　5、 加工助剂

　　加工助剂的应用是近年来氟橡胶加工的一大进步 ,它是在不影响胶料性能发挥的前提下 ,改善氟橡胶的混炼工艺 , 焦烧 , 改进胶料的流动性和压出性能 , 并能在加工中粘辊 、粘模 , 起到外脱模剂的作用 。

　　在氟橡胶的加工中 , 已出现过氟蜡 、低分子聚乙烯 、硬脂酸锌 、Ws 280、 棕榈蜡 、模特丽 935等新的加工助剂 , 为氟橡胶的加工和应用提供了新的手段 , 其加入量在 1-2 份。

　　6、骨架黏合

　　金属件可采用金属喷砂或盐酸浸泡 , 清洗干净 , 建议采用 CHEMLOK 5150 或首立公司PC 222 作为粘合剂 。

　　白的氟胶料比黑胶易与金属粘合 ; 酚类硫化的氟胶比胺类硫化胶易与金属粘合。过去惯用开姆洛克的 CH - 607 作为粘合剂, 近两年来 , 我们采用 CH- 5150, 使用效果很好 , 比 CH- 607 稳定、。

　　氟胶的加工过程和使用设备、加工方法，和一般橡胶相同。由于氟橡胶的结构特点，它的加工性能较差。

　　塑炼:生胶在辊距0.3~0.5mm的开炼机薄通10次，包辊即可加入配合剂。

　　混炼:氟橡胶的容量比合成胶还要小；辊温:一般控制在40-60℃；加料顺序:生胶→吸酸剂→加工助剂→填充剂→硫化促进剂。配合剂加完，均匀、薄通打三角包、打卷、后出然片。

　　氟胶硫化要分两次进行:一段硫化 165-170℃×10min；二段硫化230℃×24h（要逐步加温，到230℃ 后，恒温记时。

　　氟橡胶制品要有熟练的工人操作完成，操作过程中每个环节不能出现遗漏，否则会导致产品缺陷，造成无法弥补困境。

　　三、配方举例:

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　　九、硅橡胶:简称Q或MVQ

　　用途:主要用于军事与航空航天工业的密封减震、电缘材料和涂料，以及医疗卫生制品。

　　优点:柔顺性较好，耐高温耐严寒(-100至300℃)，耐臭氧老化、耐热氧老化、耐光老化、耐天候老化的性能，电缘的性能良好。

　　缺点:常温下硫化胶的抗张强度、撕裂强度和耐磨耗性能低，成本高一些。

　　十、氟橡胶:简称FPM

　　用途:用于尖端技术与工业部门的耐高温、耐油、耐腐蚀、耐高真空、耐辐射的密封与防护的制品。

　　优点:耐热性、耐臭氧、耐化学腐蚀、耐油性良好，气密性好。

　　缺点:耐寒性差。

　　十一、聚氨酯橡胶:简称PU

　　用途:用于高强度、高耐磨、耐油的制品，比如轮胎、胶辊、胶带、缓冲减震制品、耐辐射制品。

　　优点:机械强度高，弹性高、硬度高，耐寒性、耐油性、耐氧化、耐臭氧的性能好。

　　缺点:耐热性差，耐水性差，不耐酸碱腐蚀，动态生热量大。

　　十二、聚硫橡胶:简称T

　　用途:用于各种耐油制品和密封材料。液态聚硫橡胶可用于固体燃料推进剂的粘合剂。

　　优点:耐油性能好。

　　缺点:耐热性很差，价格较贵。

　　十三、丙烯酸酯橡胶:简称ACM

　　用途:用于耐油、耐热的橡胶零部件，比如汽车油封以及与油接触的电缘部件。

　　优点:耐氧化、耐臭氧、耐油性、耐热性良好。

　　缺点:耐寒性、耐水性的性能差。

　　十四、氯醚橡胶:也称为氯醇橡胶。比如，均聚物氯醚橡胶（简称CHR或CO）、共聚物氯醚橡胶（简称CHC或ECO），就是常见的氯醚橡胶。

　　用途:用于汽车、飞机、仪器仪表的配件。

　　优点:耐油性、耐寒性、耐热性、耐臭氧性良好，气密性良好，粘着力佳。

　　缺点:耐磨性较差。

　　十五、丁吡橡胶:简称PBR

　　用途:用于高级耐油橡胶制品。其胶乳常用于帘布增粘性浸渍液。

　　优点:耐油性、耐寒性、耐酯类溶剂的性能，粘着性能良好。

　　缺点:在空气中耐高温性能差；与其他橡胶并用。

　　十六、氯磺化聚乙烯橡胶:简称CSR或CSPE

　　用途:用于耐热、耐油、耐化学腐蚀的工业密封垫圈、衬里、涂层和胶管，电线、电缆的外包皮，以及耐燃、耐天候制品。

　　优点:耐臭氧、耐天候、耐热等老化性能良好；物理机械性能良好，耐磨性能好；耐化学腐蚀、耐热性、耐油性良好；工艺加工性能好。

　　缺点:低温弹性差，压缩永久变形较大，自粘和互粘性差。

　　上述各种橡胶的优缺点是相对的，可以通过添加各种配合剂，或改性等办法，来减少甚至避免某些缺点，提高橡胶制品的性能。