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　　表面处理对粘接效果的关键作用

　　氟橡胶的低表面能特性使其粘接前必须进行严格表面处理。机械处理包括喷砂（100-200目氧化铝砂）或砂纸打磨，增加表面积和机械嵌合；化学处理常用丙酮或专用清洗剂脱脂，去除脱模剂残留；等离子处理（功率50-100W，时间30-60秒）能引入活性基团，提高表面能至40mN/m以上。对于长期存放的氟橡胶件，还需进行表面氟化层去除处理。实验表明，经优化处理的表面可使粘接强度提升3-5倍，耐久性测试（如热油浸泡后）剥离强度保持率超过90%。

　　引言

　　氟橡胶中含有氟原子，氟原子与碳原子组成的C-F键性能很高，同时氟原子有大的吸附效应，有赖于这种的分子结构，使得氟橡胶具有的耐热性、耐品性、耐溶剂性、耐氟化性、耐真空性、耐油性、耐老化等多种性能。氟橡胶早应用于航空领域，但应用广泛的是在汽车领域，占应用总量的60% ~ 70%。因此，从实际应用的角度出发，确保选择合适的氟橡胶是十分重要的。

　　1 分类[1-2]

　　FKM（美国）及FPM（欧洲）均为偏氟乙烯系氟橡胶的缩写，只因地域不同而有所差异，1956年首先由杜邦公司生产，商标为VITON。因为杜邦的度过高，很多人认为VITON就是FKM，但其实不然。氟橡胶的种类很多，性能也不尽相同。根据化学组成的不同，氟橡胶可大体上分为氟碳橡胶、氟硅橡胶、氟化磷腈橡胶。目前，比较常见的氟橡胶为以下几类:

　　1）氟橡胶23，国内俗称1号胶，为偏氟乙烯和三氟氯乙烯共聚物；

　　2）氟橡胶26，国内俗称2号胶，杜邦牌号VITON A，为偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物，综合性能优于氟橡胶23；

　　3）氟橡胶246，国内俗称3号胶，杜邦牌号VITON B，为偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物，氟含量高于氟橡胶26，耐溶剂性能较好；

　　4）氟橡胶TP，国内俗称四丙氟橡胶FEPM，旭硝子牌号Aflas，为四氟乙烯和碳氢丙烯共聚物，耐水蒸气和耐碱性能；

　　5）偏氟醚橡胶，杜邦牌号VITON GLT，为偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚、硫化点单体四元共聚物，低温性能；

　　6）全氟醚橡胶，简称FFKM，杜邦牌号Kalrez，低温性能，氟含量高，耐溶剂性能；

　　7）氟硅橡胶，低温性能，具有一定的耐溶剂性能。

　　2 性能分析与对比

　　2.1 机理分析

　　氟元素是已知的化学元素中电负性强的元素，C-F键能很高，如表1所示。氟原子半径很小，相当于C-C键长的一半，这使得氟原子能紧密的排列在碳原子的周围，形成了C-C键的保护屏障，这赋予了含氟高分子弹性体C-C键的化学惰性。

　　另外，由于氟原子的存在，在其强吸电子效应和对C-C键屏蔽保护作用下，使C-C键的键长缩短，键能增加。不仅如此，氟化了的碳原子与其他原子结合的键能也相应的有所提高，从而提高了含氟高分子弹性体的耐热性和耐腐蚀性，如表2。同时，氟原子也使含氟化合物化学键的自由旋转能大为增加，使氟碳弹性体分子的刚性增强，柔性和耐低温性能有所下降，如表3[3-4]。

　　2.2 试验结果对比

　　通过大量的对比试验，我们发现氟橡胶与其他类别相比，性能十分（见图1-4及表4）[3-4]。它的气体透过性较低，适用于高真空装置、隔断外界气体的用途；力学性能较好，但常温下弹性较差，其伸长率一般为150%~300%，撕裂强度20~40KN/n，拉伸强度10~25MPa；耐高温性能较好，氟橡胶26可在200~ 250℃范围内长期工作，或在300℃下短期工作，但耐低温性能一般，能保持弹性的限温度范围为-15~20℃。

　　从氟橡胶的生产工艺来看，它的配方一般包括生胶、硫化剂（交联剂）、催化剂、补强剂和助剂等几个方面。在满足所需交联度的条件下，硫化剂应尽量少用，虽然增加补强剂对机械强度的提高和电性能有利，但用量也不宜过多，否则对耐热性有很大影响。因此，生产工艺中氟含量、分子量、分子量分布、硫化剂浓度等系数的差异往往也是造成氟橡胶间特性差异的主要原因，如表5-9及图6所示[5-6]。

　　3 四丙氟橡胶FEPM、全氟醚橡胶FFKM与偏氟乙烯系氟橡胶FKM[7-8]

　　3.1 FEPM与FKM

　　FEPM与一般的FKM有很大区别，由于其不同的分子结构，它对碱、胺具有的耐久性能。同时具有耐热性以及电气缘性，由于耐蒸汽性较好，所以可用于其他FKM无法使用的用途中。具有偏氟乙烯单体的FKM对碱的耐久性相对较弱，相反，对汽油性的耐久性和低温柔软性都较好，图7是FEPM与FKM（二元系、三元系）的比较，我们由此也可以看出它们具有不同的特性，即使同属于氟橡胶，所擅长的领域也不同，因此，根据性能要求，需分开使用。

　　B Aflas（100系列）与FKM（二元系）的性能差异

　　3.2 FFKM与FKM

　　FFKM主要由四氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚为主要单体，并与少量带硫化点的第三单体共聚而成。具有对高温及化学品及其稳定的结构，可抵抗1600多种化学品的腐蚀，其性有助于保持密封的完整性和性。这种突出的实用价值使它在工业上具有各种各样的应用。它的开发和应用代表了氟橡胶发展的高点。图8和表10是FFKM与FKM的比较，对比发现由于主链的四氟乙烯被氟化，性能发生了质的飞越。图9则是Kalrez常用牌号类型，可满足各种苛刻工况的要求。

　　图8 FFKM与FKM的比较

　　4 展望

　　氟橡胶因其的性能，已经得到了越来越广泛的应用，很好地解决了苛刻条件下的密封问题。随着人们对氟橡胶制造工艺的不断改进和应用的深入研究，未来，这一综合性能佳的密封材料势必在更多的领域得到推广应用。

　　参考文献

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　　[3] SH Lee, SS Yoo, DE Kim, BS Kang, HE Kim. Accelerated wear test of FKM elastomer for life prediction of seals[J]. Polymer Testing,2012,31(8):993-1000.

　　[4] JH Guo, XR Zeng, Li Hong-Qiang, QK Luo. Effect of fumed silica on properties of FKM/MVQ Blends[J]. Synthetic Materials Aging & Application, 2009.

　　[5] 曹鸿璋,刘杰民,张玉玺.氟橡胶改性技术研究进展[J].橡胶工业.2014,61(3):187- 191.

　　[6] 蔡树铭.氟橡胶的性能和加工要点[J].化工新型材料.1998, (12):14-16.

　　[7] 唐毅.全氟橡胶的性能及其应用[J].化工新型材料.2004,32(11):60-63.

　　[8] DL Hertz. Evaluating thermal stability of fluoroelastomers via strain energy density[J]. Sealing Technology, 2005(9):5-9.

　　作者不详 转载于 橡胶技术李秀权工作室公众号

　　氟橡胶的主要成分为氟化聚合物，它是一种由氟乙烯和其他单体聚合而成的合成高分子材料。氟橡胶的主要聚合物有三种:乙烯-氟乙烯共聚物（FKM）、四氟乙烯-异氰酸酯共聚物（FFKM）和乙烯-氟-丙烯三元共聚物（FEPM）。其中，FKM是常用的氟橡胶。它具有出的热稳定性、耐油性和耐化学性，是耐高温、耐腐蚀和抗化学品的材料。

　　1. 耐高温性能好

　　氟橡胶具有良好的耐高温性能，一般能够在-20℃~200℃温度范围内使用。在高温下，氟橡胶的弹性模量和硬度不会大幅度变化，且不会软化，熔化或分解，因此在高温环境下多用于密封材料。

　　2. 耐腐蚀性能

　　氟橡胶的化学惰性强，表现出良好的抗溶液、抗氧化和抗酸碱等化学性能。它能够耐受酸性和碱性环境，能够抵抗有机和无机化学物质的侵蚀，表现出耐腐蚀的特性。因此，在化工、石油等领域中得到广泛应用。

　　3. 抗化学品性能

　　氟橡胶的分子链中引入了氟原子，使其分子链的惰性变得更强。它能够抵抗氧化性和还原性的化学物质，如酸、碱、溶剂等，表现出良好的抗化学品性能。

　　氟橡胶的主要成分为氟化聚合物，具有出的耐高温、耐腐蚀、抗化学品等特性，为了地发挥氟橡胶的特性，需要根据具体应用需求选择不同种类的氟橡胶材料

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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

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