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特殊环境下的应用挑战
航天领域要求胶水在-55℃至230℃极端温度循环（100次）后仍保持密封性；深海设备需耐受70MPa静水压且防微生物附着；核电站用胶水要抗γ射线辐照（累计剂量>100kGy）。这些场景推动特种配方发展:添加聚酰亚胺纤维可提高高温尺寸稳定性；含氟硅烷的配方能抵抗高压渗透；苯基氟橡胶基胶水具有最优的耐辐照性。此类特种胶水价格可达常规品10倍以上，但能解决关键设备的"卡脖子"密封问题。
2. 氟橡胶的主要性能
（1）常态下的力学性能
26型氟橡胶一般的配合强度10-20Mpa；伸长率150-300%；撕裂强度在20-40KN/m之间，但是它的弹性较差。
氟橡胶的摩擦系数（0.8），较丁腈橡胶的摩擦系数（0.9~1.5）小。
（2）耐高温性能
氟橡胶和硅橡胶的耐高温性能，是目前现有橡胶中好的。F26-41氟橡胶在200~250℃下可长期工作，在300℃也可短期工作（见表1），F246的耐热性能比F26好一点。
表1.氟橡胶的耐热性
试验温度℃ 时间（小时）
204℃ 10000小时以上
232℃ 3000小时
260℃ 1000小时
288℃240小时
316℃ 48小时
在耐老化方面，氟橡胶和硅橡胶优于其它品种的橡胶（见表2）
表.2各种橡胶的耐热老化性*
橡胶种类具有工作能力的限温度℃
氟 橡 胶320℃
硅 橡 胶320℃
丁腈橡胶180℃
天然橡胶130℃
*橡胶在该浓度下，经过24~26小时老化后，拉伸强度≥7MPa；伸长率≥100%的称为具有工作能力。
氟橡胶拉伸强度和硬度随温度升高而明显下降。拉伸强度和硬度的变化特点是:在150℃以下，随温度升高而迅速降低；在150～260℃之间，随温度升高下降缓慢（见表3）。
表3.氟橡胶在不同温度下的性能变化
性能 24℃ 150℃204℃
拉伸强度 Mpa 16. 83. 42.0
伸长率 100% 3301 2080
硬度 （邵氏Ａ）75 65 63
基于以上情况，在高温条件下使用的氟橡胶密封件，应避免非装配应力的作用，以免造成高温下早期损坏。
（3）耐腐蚀性能
氟橡胶具有的耐腐蚀性能。它对有机液体、不同燃料油和润滑油的稳定性。对大部分无机酸、碳氢化合物、苯和甲苯有良好的抗蚀性。仅仅不耐低分子的酯、醚、酮以及部分胺类化合物。
（4）耐热水和过热蒸汽的性能
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，过氧化物硫化的氟橡胶优于胺类和酚类硫化体系的胶料。应该说，氟橡胶的耐热水和过热蒸汽性能一般，它不如乙丙橡胶，在180℃×24h的过热水浸泡后体积变化不超过10%，物理性能没有太大的变化。
（5）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。维通型氟橡胶所以得到其广泛的应用，是与它的压缩变形的改进分不开的。美国杜邦公司从60～７0年代致力于提高氟橡胶压缩变形的抗耐性，并取得显著的效果。表4是杜邦公司氟橡胶压缩变形的改进。
表4. 杜邦公司氟橡胶压缩变形的改进
年度 204℃×70h
1964 >80
1968 60
1969 50
1970 30
1973 13
（6）耐低温性能
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，在低温下显得强韧的。在测2mm厚的标准试样时，它的脆性温度在-30℃左右；厚度1.87mm时为-45℃；厚度0.63mm时为-53℃；厚度0.25mm时为-69℃。一般氟橡胶的使用温度可略低于脆性温度。如美国军用标准MIL-25879D中规定使用温度为-40~205℃。国外对氟橡胶在航空发动机中使用温度限为-35℃。
（7）耐气候老化和耐臭氧性
VitonA自然存放10年之后的性能仍然是令人满意的。在臭氧浓度为0.01%的空气中，经45天作用没有明显龟裂。它的耐气候老化和耐臭氧性是令人满意的。
（8）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35000倍。
（9）气透性
氟橡胶的气体溶解度比较大，其扩散速度比较小，总的气透性很小。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。如配合适中，氟橡胶可解决10-7Pa真空密封。
（10）耐燃性
氟橡胶遇火能燃烧，离火即自熄。
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
氟橡胶生产供应商不止杜邦一家，在中国市场上，氟橡胶供应商还有美国3M，日本的大金（Dai EL）和欧洲的Solvay。
我们自己国产的有3F、晨光、东岳等等。
氟橡胶(表B10)
新牌号
原牌号及名称
氟含量，％
门尼粘度ML1+4100℃
FPM 2301
氟橡较23—11
19.1～20.2(氯含量)
1.5～2.4(特性粘度)
FPM 2302
氟橡胶23—21
13.2～15.2(氯含量)
4.4～5.6(特性粘度)
FPM 2601
氟橡胶26D
65
60～100
FPM 2602
氟橡胶26B
65
140～180
FPM 2461
氟橡胶246B
50～80
FPM 2462
氟橡胶246G
70～100
FPM 4000
氟橡胶TP
54～58
70～110*
FPNM 3700
含氟磷腈橡胶PNF—381
AFMU 4360
羧基亚硝基氟橡胶
注:①有“*”者，门尼粘度为ML1+10100℃，
②AFMU 4360羧基亚硝基氟橡胶:酸含量0.4％~1.0％，分子量Mw3×103。
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。
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1号胶。
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26胶，耐溶剂性能好。
氟橡胶TP，国内俗称四丙胶，旭硝子牌号AFLAS，为四氟乙烯和碳氢丙烯共聚物，耐水蒸汽和耐碱性能。
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。
全氟醚橡胶，杜邦牌号KALREZ，低温性能，氟含量高，耐溶剂性能。
氟硅橡胶，低温性能，具有一定耐溶剂性能。
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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，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5～10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10～30 份之间。目前常用的补强填充剂大致上有热裂法炭黑(N-990)、喷雾炭黑、白炭黑、碳酸钙、硫酸钡、氧化钙、碳纤维等。
采用从加拿大的N-990 炭黑或喷雾炭黑，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份碳纤维的氟橡胶，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。由于含碳纤维的胶料热导率大，适合高速运动的橡胶件使用。应该指明的是，加入碳纤维的产品成本高，伸长率低。
彩氟橡胶制品可以使用白炭黑、钛白粉、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、Ws280、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。
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氟橡胶(FKM)因具有耐油、耐高温、耐溶剂、耐强酸、耐强氧化剂、阻燃、耐老化等一系列优良的特性，所以在国防军工、航空航天、电子通信、车辆船舶、石油化工等尖端技术领域获得了广泛的应用。是近几年老，随着上述相关行业的高速发展和技术进步，FKM作为一种不可替代的高性能弹性体材料，不仅在需求上有了大幅度增加，而且其用途也正在不断地扩大。
从技术的角度来讲，尽管FKM从基础研究到应用研究都取得了很大的进展，但在一些的使用场合，目前人们更为关注的还是FKM的低温特性、压缩永久变形性、耐碱性、耐含甲醇汽油性、耐强氧化剂性、低抽出性、低毒性等问题。
因此，本文将针对上述问题，就具有这些特性的FKM胶料的配合技术作一介绍。
一、FKM的种类、结构和特点
具有代表性的FKM的种类、结构和特点见表1。对FKM来讲，因其聚合物结构和所用硫化体系不同，所以硫化胶的性能也各有差异。为了使FKM能够满足各种苛刻条件下的使用要求，所以除选择适宜的品级外，在胶料的配合上加以改善也是十分必要的。
表1 FKM的种类、结构和特点
种类
特点
用途
二元类PKM
耐热性
油封、衬垫、软管
三元类FKN
耐油性
含有全氟乙烯醚的PKM
耐品性、低温特性
全氟醚PKM(FFKM)
耐品性、耐热性、低温特性、氧化稳定性、低渗透性
O形圈、衬垫(半导体、化工、航空航天)
TFE-丙烯类PKM
耐品性(无机酸碱)、耐热性
油封(耐添加剂)
氟类热塑性弹性体
热塑性、低抽出性和透明性
O形圈、胶管(医疗、食品)
氟硅橡胶(FVMQ)
低温性、耐油性
密封件、膜片
氟类液体橡胶
低温性、耐油性
密封件、膜片
羧基亚硝基FKM
低温性、耐强氧化剂性(N2 O4 等)
密封制品
全氟三嗪橡胶
热稳定性(长期使用温度300℃)，但低温性较差，对浓酸稳定，耐碱性很差
密封制品
氟化磷腈橡胶
低温性、耐油性、耐溶剂性、耐酸碱性
密封制品
聚二氟硫酰橡胶
耐磨性(相当NR的16倍)、低温性
目前，构成市场主导品种的是偏氟乙烯(VDF)与六氟丙烯(HFP)共聚的二元类FKM，其组成为:VDF摩尔分数80%，氟质量分数约66%，Tg为-20℃。近年来，共聚入四氟乙烯(TFE)、减少VDF含量(提高氟含量)的三元类FKM的需求明显有所增加。对三元类FKM来讲，氟含量愈高、耐品性、耐腐蚀性、耐油性、耐燃油渗透性就愈好，但低温特性会变差。目前，市售的FKM各品级的低温特性见表2。作为改善低温特性的品种，除共聚了全氟乙烯醚的FKM外，还有含氟硅类(FVMQ)和主链中含有六氟丙烯氧化物单元的FKM。
表2 FKM主要品级的低温特性
制造公司
品级
脆性温度/℃
三爱富
2463
-28
2462
-25
2603
-25
晨光
2463
-26
3M
FC-2174
-25
FEC-16241A
-42
FEC-16227A
-40
杜邦
GFLT-301、601、501
-24(TR)
GFLT-305、505、506
-30(TR)
大金
G716、G723
-24～-25
由于VDF单元遇碱性化合物容易引起脱氟酸反应，所以三元类FKM的耐碱性是有限的。在接触有机胺化合物或强碱性水溶液的场合，适用的是TFE/丙烯(Pr)共聚的四丙氟橡胶或TFE/全氟乙烯醚共聚的FKM。在含有VDF的品级中，耐碱性较好的是分子中不含HFP而含乙烯醚的FKM。其次，则是VDF含量低、氟含量高的三元类FKM。不过，通过四丙氟橡胶与三元乙丙橡胶(EPDM)共混来改善耐碱性也是十分有效的。
在接触强氧化剂(N 2 O4 、发烟硝酸等)的场合，则可选用羧基亚硝基FKM或全氟醚型的FKM。
二、FKM用配合剂的选择
1.吸酸剂
对胺硫化及多元醇硫化来讲，吸酸剂是的配合剂。当吸酸剂与氟酸反应并生成氟化物时，即使使用一种金属氧化物，如MgO、Ca(OH) 2 、CaO、Zn0、PbO等都没关系，但在要求耐热性和低压缩永久变形的胶料中，好是用高活性的MgO。对于厚制品，可在胶料中使用一定数量的Ca(OH)2 、CaO的配合可消除胶料中产生的气泡，同样也具低压缩永久变形这一特点。在要求耐酸性、耐水性的场合，则需要配合一定数量的PbO。但出于方面的考虑，近年来有禁用铅化物的趋势，这对要求耐酸性、耐水性的制品来讲，采用过氧化物硫化体系是解决这一问题的有效方法之一。在多元醇硫化体系中，作为吸酸剂，当使用PbO时不仅制品表面无光泽，而且在溶胀、蒸汽条件下的压缩永久变形也比较大。
对多元醇硫化体系来讲，当含有Ca(OH) 2 吸酸剂的胶料在空气中放置时，就有可能吸收水分和CO2 ，降低吸酸剂的反应性，而水分则会提高其反应性，这样就会进一步地影响到硫化速度。另外，有时也会因聚集而出现分散不良的现象，因此好使用充分干燥或表面处理过的材料，这样就可辊筒的污染(吸酸剂附着在辊筒表面)。
2.填充剂
FKM用填充剂的主要目的不是为了补强，而是为了调节硬度、降低成本等。对HAF这样的补强性炭黑来讲，因对硬度的提高幅度较大，不宜高填充，所以通常主要使用的是大粒径的非补强性炭黑(如喷雾炭黑、中粒子热裂法炭黑)。在要求耐磨性、着或考虑成本的场合，则可使用白炭黑、硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝、碳酸钙、滑石粉、聚四氟乙烯、炭纤维、石墨、二硫化钼、氮化硅、硫酸钡、氟化钙等。是对于注重泽的制品，多数是在以硫酸钡为基础的混合物(配有5份覆盖力强的TiO 2 )中添加颜料后制造的。就硫化体系而言，由于多元醇及胺硫化体系在硫化时可使橡胶本身着，所以对要求泽明亮的制品好是用过氧化物硫化体系的FKM。在上述填料中，二硫化钼、炭纤维、滑石粉、石墨、聚四氟乙烯、氮化硅、氮化硼对提高耐热性、减小摩擦系数是有效的，但在一定程度上均会降低硫化胶的物性(5%左右)。对于碳酸钙、硫酸钡、硅酸钙、氟化钙等无机填料，挤出、模压、耐热性较好的是氟化钙，但压缩永久变形较差。硅酸钙的耐热老化性优于氟化钙，硫酸钡的综合性能也不错。
3.增塑剂和加工助剂
一般来讲，在FKM胶料中是不用增塑剂和加工助剂的。因为FKM制品的使用条件为苛刻，能够使用的增塑剂和加工助剂十分有限，这也是注重物性超过注重加工性能的主要原因。当在FKM中使用加工助剂时，不仅会使压缩永久变形增大，而且还会导致耐热性下降。此外，因低分子聚乙烯与过氧化物具有反应性，所以在过氧化物硫化体系的FKM中配合是不适宜的。就脱模剂而言，除可用有机硅类和氟类脱模剂外，作为内脱模剂也可在胶料中配合少量的脂肪族胺或脂肪酸酰胺化合物，但同时也会带来与加工助剂同样的结果(压缩永久变形增大，耐热性下降)。而且，因内脱模剂在硫化时会迁移到橡胶表面，所以对硫化体系与加工助剂的协同效果也会产生一定的影响。
三、FKM的各硫化体系及其特点
FKM的硫化，通常可分为胺硫化、多元醇(双酚)硫化和过氧化物硫化三种类型。胺硫化体系和多元醇硫化体系是以胺或镍盐(铵盐等)为催化剂，通过二胺或双酚化合物与脱氟酸(氟化氢)反应形成的双键加成进行硫化的。但无论是哪一种硫化体 系都要中和产生氟酸，因此配合吸酸剂(金属氧化物)是十分必要的。其各硫化体系的特点见表3。
表3 FKM各硫化体系的特点
项目
胺硫化
双酚硫化
过氧化物硫化
硫化剂
二胺
双酚AF
TAIC
促进剂
不需要
四价铵盐
有机过氧化物
的配合剂
金属氧化物(MgO)
金属氧化物[MgO及Ca(OH)2 ]
不需要(当交联点为Br时，添加金属氧化物，有时会加快硫化速度)
氟含量与硫化特性
提高氟含量会降低硫化性能
与氟含量无关
硫化胶特点
(1)硫化速度快
(1)压缩永久变形小
(1)耐品性、耐蒸汽性优良
(2)机械强度高
(2)焦烧稳定性好
(2)金属洗提成分少(无吸酸剂时)
(3)粘合性优良
(3)脱模性好
(3)机械强度高
(4)压缩永久变形大
(4)模具污染性小
(4)抗屈挠性好
(5)耐热性良好
(5)不需二段硫化
主要用途
油封、膜片、涂料、厚制品
O形圈、衬垫、软管、胶板、油封
膜片、油封、耐酸和耐蒸汽用密封件
基本配方
生胶
100
生胶(含硫化剂)
100
生胶
100
MT炭黑
20
MT炭黑
20
MT炭黑
20
MgO(低活性)
15
MgO(低活性)
3
TAIC
4
硫化剂V-3①
3
Ca(OH)2
6
过氧化物②
1.5
注:①N，N′-双肉桂叉-1，6-己二胺；②2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷。
1.胺硫化与多元醇硫化
就胺硫化体系而言，为了赋予硫化剂在混炼时的焦烧稳定性，在配合体系中可以以胺盐的方式使用。实际上，从加工稳定性与硫化胶物性的均衡来讲，己二胺氨基甲酸盐、乙二胺氨基甲酸盐、环己二胺氨基甲酸盐等都可以使用。由于二胺硫化剂具有脱氟酸催化剂的作用，所以不需要使用的催化剂。但在多元醇硫化体系中，因硫化剂本身不具有催化剂的作用。所以作为与镍盐的共催化剂配合一定数量的氢氧化钙是十分必要的。
作为硫化剂，也可使用对苯二酚、双酚A等双酚合化物，但从耐热性考虑，双酚AF是较为理想的一种硫化剂。是双酚AF/苄基三苯基氯化磷这一硫化体系，对改善FKM硫化胶的压缩永久变形是有效的。不过，目前多数FKM制造厂是将其镍盐及双酚AF与FKM以预混物的方式提供用户的。
2.过氧化物硫化
对过氧化物硫化来讲，目前主要的品级是在分子中作为交联点预先导入碘或溴的FKM，但各公司的品级其构成是不同的。关于硫化机理，作为助硫化剂的多官能不饱合化合物(TAIC)与FKM的交联点是通过有机过氧化物产生的自由基进行反应、硫化的。因不需要吸酸剂，所以是耐水性、耐酸性优良的硫化体系。而且由于不会因吸酸剂而促进脱氟酸反应，所以耐碱性也优于多元醇硫化体系，并可解决多元醇硫化体系有时会出现的龟裂等问题。
在半导体制造装置用密封材料的用途中，洗提金属的问题正在不断增加，而过氧化物硫化体系硫化的FKM将成为解决这一问题的方法之一。另外，即使配合吸酸剂也不会影响硫化特性，所以为赋予粘合性和耐热性，也可配合适量的氧化锌、氢氧化钙等配合剂。
目前，在国产FKM的胶料中主要使用的是N，N′-双肉桂叉-1，6-己二胺(3 # )，双酚AF和过氧化物三种硫化剂，其各品级适用的硫化剂见表4。
表4 国产FKM各品级适用的硫化剂
品级
门尼粘度
硫化剂
加工方法
FE2601
45～75/ML(+10)121℃
3# 、双酚AF
模压、挤出
FE2602
130～180/ML(1+10)121℃
3# 、双酚AF
模压
FE2603
60～100/ML(5+4)100℃
双酚AF
模压、挤出
FE2604
101～129/ML(5+4)100℃
3# 、双酚AF
胶浆涂刷
FE2605
20～40/ML(1+4)121℃
双酚AF
注射成型
FE2461
50～70/ML(1+4)121℃
双酚AF
注射成型
FE2462
80～100/ML(5+4)100℃
3# 、双酚AF
模压
FE2463
50～80/ML(5+4)100℃
双酚AF
模压、挤出
FE2701
70～110/ML(5+4)100℃
有机过氧化物
模压、挤出
FE2311
-
-
模压
FE246D
-
3#
胶浆、涂刷
四、结语
以上，本文就FKM配合技术的进展进行了介绍。尽管涉及到的问题主要是与生胶本身的结构和特性有关，但通过与其它橡胶(NBR、VMQ、ACM等)共混及选用新型功能性材料等手段，在配合上加以改善也是有效的。
FKM是具市场发展潜力的一种高性能弹性体材料，但从基础研究到应用研究在技术上与国外相比还有较大的差距。其主要表现在以下几个方面:
(1)生胶品种少。是耐低温、耐碱性、耐强氧化剂、耐含甲醇汽油性、可有机过氧化物硫化、低粘度等胶种的开发；
(2)配合技术落后。由于原材料品种单一，可选择的余地较小，所以定型的胶料配方并不多；
(3)加工技术及设备急待改进。由于实现注射成型加工，所以产品质量稳定性差、生产效率也比较低；
(4)科研经费不足。FKM有不少重要的课题急待研究和开发，但遗憾的是因经费问题而有许多高级技术人员只能无奈地从事着与操作工同样的搬模具的工作；
(5)人才断层。随着科研体制、分配体制的变化，自1985年以后，就已经出现了人才脱节、断层的现象。是近几年，这一问题尤为突出，甚至有不少年青的、高学历的技术人员，目前还在重复着70-80年代已经完成的基础性研究课题的工作，这样不仅造成了人力、财力和资源的大浪费，而且对人才培养、技术都是不利的。
因此，期望管理层或有识之士能够关注我国有机氟工业的发展，尽快缩小与国外公司(杜邦、3M、大金等)在技术上的差距，因为我们拥有自己的技术和材料，是在国防高科技领域应用的技术和材料。当然，FKM的制造厂家、加工厂家与用户的密切配合也是重要的。
1 偏氟乙烯系氟橡胶（ FKM）
FKM 自 1957 年由美国 Dupont 公司商品化后，目前已成为氟橡胶中被使用多的产品。它以偏氟乙烯（ VDF）为主要成分，与六氟乙烯（ HEP）共聚，或进一步再与四氟乙烯（ TFE）反应而成。
1.1 合成方法
FKM 通常采用乳液聚合实施方法，以过硫酸钾或过硫酸铵这类无机过氧化物自由基聚合引发剂引发，含氟乳化剂乳化，控制反应温度为 60~110摄氏度，以 8~15kg/cm 2 *G 左右的压力提供单体，反应数小时后得到含量20%~30%的乳液，破乳后洗涤干燥后得到聚合物氟橡胶。
市售 VDF 与 HFP 的二元体系中，二者的共聚摩尔比例为 4:1，氟含量为 66%。为了提高氟含量而进一步进行的与 TFE 的三元共聚摩尔比例大致在 4:1~1:1 范围内，氟含量可达 70%。另外，根据成型加工方法及要求，可以通过调整引发剂量和链转移剂量来调整其分子量及分子量分布。
1.2 硫化方法
FKM 的硫化方法通常是通过混入填料及助剂来实现的，下面列举三种:利用双酚 AF 进行的多醇硫化，由于硫化速度快、硫化物性能稳定而成为时下常用的硫化方法。此法需要有硫化促进剂（有机四级磷盐、有机四级铵盐）和受氧剂（过氧化镁 /氢氧化钙配比组合）。通常硫化剂与硫化促进剂是预先配好的复合物。
使用过氧化物为硫化剂，对于硫化部位，需要利用碘或溴，通常采取与含碘或溴的单体共聚，或通过氟烷基碘化物链转移剂将其导入。过氧化物硫化比多醇硫化得到的产品耐油性，因此在三元体系中使用较多。作为硫化助剂，三烯丙基三聚氰酸酯等不饱和多功能团化合物十分必要。另外，若将溴定为硫化部位，则金属氧化物也是的（ ZnO 等）。
而使用二胺化合物（六亚甲基二胺的氨基甲酸盐等）作为硫化剂，可以值得高机械强度的橡胶产品。但因其硫化性、稳定性及永久变形较差等问题，该硫化方法使用的不多。作为受氧剂， MgO 为必要成分。
1.3 产品性能及加工成型
FKM 橡胶耐热、耐油、耐燃油性能，但耐寒性还有待提高。该橡胶的性能与含氟量密切先关:含氟量增加，耐油性提高但耐寒性和永久压缩变形性明显降低。有机过氧化物硫化系具有较好的耐久性，且因没有添加碱性物质，耐胺性优良。
根据不同的用途， FKM 常配合不同填充剂和添加剂进行混炼。采用与其他橡胶相同的成型方法，如模具成型、挤出成型等。粘结方法则是在被粘接物上涂上底漆（如要求要耐热性用途时可用硅烷偶联剂） ，再在进行硫化时将氟橡胶粘结在底漆上。
1.4 用途及展望
目前，FKM 的用途主要集中于与汽车部件相关的应用领域，随着汽车性能逐步提高，未来，由耐热耐油性能的氟橡胶代替丙烯酸酯系橡胶及硅橡胶已成为这一领域的趋势。
2 四氟乙烯 / 丙烯系橡胶（ TFE-P）
TFE-P 是四氟乙烯与丙烯交替聚合物为基的橡胶， 该材料除具有氟橡胶的性能外， 还兼具高电气缘及耐品性等 FKM 不具备的特性。
2.1 合成方法
TFE-P 系橡胶在工业上采取乳液聚合实施方法， 以过硫酸钾或过硫酸铵为引发剂， 在反应体系达到一定压力时加入原料进行反应。将这样得到的乳液用无机盐凝聚，清洗干燥后得到氟橡胶。合成步骤与 FKM 类似。
2.2 硫化方法
对于 TFE-P 系橡胶而言，二元系橡胶中用过氧化物硫化，三元系橡胶中用过氧化物硫化以及多醇硫化。
过氧化物硫化使用有机过氧化物作为硫化剂使用，与 FKM 不同的是，硫化部位不用溴和碘，因而更适合于医疗食品领域的应用。
三元系橡胶中有 VDF，多醇硫化也是可行的。硫化机理与 FKM 多醇硫化类似，但硫化反应活性稍低（这正是其耐化学品性的原因），因而需要使用的铵盐作为硫化促进剂。
由于二元系橡胶缘性能号，可用于制造电线，因此可以通过电子射线辐射的方法对其进行交联。
2.3 产品性能及加工成型
该橡胶具有的电缘性和耐品性。氟含量低于 FKM 却具有高的分解温度。耐溶剂性优良，溶于四氢呋喃，而在低性溶剂中发生溶胀。对胺系添加剂的高性能引擎油耐久性好，密度较低，催化温度为 -40℃。
TFE-P 系橡胶的成型加工中，混炼、成型、硫化、粘结等采用与其他橡胶相同的方法进行。电线成型时，可将橡胶被覆到芯线上后用有机过氧化物硫化。为了补强，还可将耐热、耐溶剂性好的乙烯 -四氟乙烯共聚物树脂熔融共混后再辐射交联。
2.4 用途及展望
TFE-P 系橡胶由于其的电气性能，主要用于耐热电线，处在其他橡胶取代的位置。另外，随着高性能化引擎油的大规模使用， FKM 将应付其中的胺类添加剂，而耐寒性良好的三元系 TFE-P 橡胶将有望解决此类问题。
3 全氟橡胶
一般的氟橡胶聚合物中含有大量碳氢集团，在化学品腐蚀及其它严苛的条件下容易劣化。四氟乙烯与全氟烷基乙烯醚共聚所得的氟橡胶中氢原子被氟原子取代，因而具有优良的耐热、耐腐蚀性能。
3.1 合成方法
全氟橡胶的制造工业上依然采用乳液聚合方法。得到的产品具有全氟结构，硫化部位也具有与聚合物相同的耐热耐腐蚀性。四氟乙烯-全全氟烷基乙烯醚共聚物中，全氟碳氰化物基团少量聚合进入共聚物作为硫化部位。利用全氟烷基碘化物作为链转移及也可适当引入硫化部位。
3.2 硫化方法
与其它氟橡胶一样，加入填充料、硫化剂、硫化促进剂等混合后硫化。以四苯基锡作为催化剂，硫化过程中氰基形成了三聚体的三嗪环。此法硫化速度慢，难成型。
以碘为硫化部位的硫化方法较全氟氰基硫化法硫化性好， 但有机过氧化物与硫化助剂中的碳氢化合物部分有可能进入聚合物结构。
3.3 产品性能及加工成型
全氟橡胶是合成橡胶中耐溶剂性能好的一种，仅对氟利昂有较小程度的溶胀，但永久压缩变形性较其他橡胶要差得多。其耐热性和耐寒性因工具单体及硫化方法的不同有所差别:如六氟甲基乙烯基醚（ PMVE）共聚橡胶耐热性好， Tg 高，耐寒性较差；长链全氟烷基乙烯醚共聚的橡胶耐寒性好但耐热性较 PMVE 差。
全氟橡胶的成型加工基本上可采用与其他氟橡胶相同的方法，但由于其硫化性能差，因而难成型。
3.4 用途及展望
目前，全氟橡胶主要发挥其耐化学腐蚀的特性，作为半导体产业密封材料以及化学、是有化学工厂中的密封材料。该材料应用受到限制的大原因便是材料价格太高，如何在改良其加工成型性能和压缩永久变形是未来重要的课题。
4 氟硅橡胶（ FVMQ ）
氟硅橡胶主链上有硅氧键，侧链上有三氟烷基，耐热及耐寒性能优良，可使用温度范围宽。
4.1 合成方法
氟硅橡胶是采用本体聚合，用环状硅氧烷开环聚合合成的。碱性催化剂作用下，一般用三氟丙基甲基硅氧烷聚合制得，中和催化剂停止反应。用有机过氧化物硫化，因而可共聚入少量甲基乙烯基硅氧烷作为硫化部位。采用低分子量直链硅氧烷作为链转移剂调节分子量。市售氟硅胶的分子量从数万到数十万范围不等。
4.2 硫化方法
氟硅橡胶的硫化方法有两类:过氧化物硫化和常温固化。
过氧化物硫化时，硫化部位是共聚物中反应活性高的乙烯基（甲基乙烯基硅氧烷中） ，因此硫化速度快，不需要硫化促进剂。
常温固化是基于硅烷醇缩合的硫化形式。锡催化剂作用下，空气中的水分将固化剂水解成硅烷醇，与聚合物末端的硅烷醇缩合达到固化效果。由于反应是从材料表面到深处发展进行的，固化时间较长。
4.3 产品性能
耐热性、耐化学品性、耐油性及机械性能较其他氟橡胶稍差，但其兼具氟与硅两者的优点。耐燃油性优秀，使用温度范围为-60℃~200 ℃，对甲醇溶胀小。
4.4 用途及展望
主要集中在以隔膜及单向阀等与燃料有关的器件为中心应用领域。
5 含氟膦腈橡胶（ FPz）
FPz主链含磷与氮的耐寒氟橡胶。
5.1 合成方法
环状二氯代膦腈开环聚合，用氟烷基取代氯原子得到。
5.2 硫化方法
聚合物中导入少量不饱和基用以作为硫化部位，可用过氧化物或放射线硫化。
5.3 用途及展望
含氟膦腈橡胶的使用温度范围为 -60℃~170℃，温度依赖性小，在宽温度范围内能保持良好的稳定性，常用于军事、宇宙、航空产业方面耐燃油的密封材料。
6 热塑性氟弹性体
氟橡胶通常需要用硫化剂及各种助剂加以混炼，成型方法复杂，因此，开发与热塑性氟弹性体十分必要。热塑性弹性体是兼有相交成分软连段和树脂成分硬链段的嵌段共聚物。共聚物中同时含有结晶性的树脂链段和柔软的橡胶链段，冷却时，由于硬段的作用，软段好似被交联起来，因而不需要硫化。
6.1 合成方法
以 Daiel TPE 为例，将作为软段的偏氟乙烯（ VDF）的共聚物体系与不同品种的可作为硬段的含氟单体，用碘转移聚合（活性自由基聚合）进行嵌段共聚。
而 Cefral soft 则是先在偏氟乙烯共聚体系主链中引入过氧化基团，再进一步让过氧化基团热分解，从而将单一偏氟乙烯树脂成分接枝到主链上去。
6.2 用途及展望
热塑性弹性体具有硫化橡胶的物理机械性能和软质塑料的工艺加工性能。由于不需再经过热硫化，因而使用简单的塑料加工机械即可制成产品。这一特点使生产流程缩短了 l/4，节约能耗 25%～40%，提率 10～20 倍。热塑性弹性体不仅可以取代部分橡胶，还能使塑料得到改性。
氟胶是什么？
氟胶是含有氟原子的合成橡胶，具有的耐热性、耐氧化性、耐油性和耐品性，它主要用于航空、化工、石油、汽车等工业部门，作为密封材料、耐介质材料以及缘材料。分子结构中含有氟原子的合成橡胶。
通常以共聚物中含氟单元的氟原子数目来表示 ，如氟橡胶23，是偏二氟乙烯同三氟氯乙烯的共聚物。氟橡胶耐高温、耐油、耐化学腐蚀。
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。
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1号胶。
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26胶，耐溶剂性能好。
氟橡胶TP，国内俗称四丙胶，旭硝子牌号AFLAS，为四氟乙烯和碳氢丙烯共聚物，耐水蒸汽和耐碱性能。
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。
全氟醚橡胶，杜邦牌号KALREZ，低温性能，氟含量高，耐溶剂性能。
氟硅橡胶，低温性能，具有一定耐溶剂性能氟橡胶品种:
主要氟胶品种有:氟胶圆条，氟胶圆管，氟胶方条，氟胶异型条，氟胶板等。
氟橡胶特性:
氟胶呈白或琥珀半透明片状弹性体，、、不燃（自熄），具有优良的耐热、耐油、耐化学品性能，良好的物理机械性能和耐侯性，可熔于低分子酮类和脂类。
1.耐压:≥6.0KV
2.工作温度:-60+350oC
3.比重:2.0
4.硬度:70±5
5.抗张强度:≥6.5
6.具有优良的耐油、耐溶剂、耐臭氧、耐腐蚀性能。
氟橡胶优点:
1.的耐高温性能:使用温度范围从－60～+250.的耐油性能: 对高温燃料油、含硫润滑油、液压油、双酯油类、硅酸酯等各种油类的耐受性能均优于其它橡胶。
3. 优良的耐强腐蚀介质和强氧化剂的性能；对发烟硝酸、浓硫酸、盐酸、过氧化氢、浓碱等强腐蚀介质作用的稳定性均优于其它橡胶。
4.良好的机械性能、电缘性能和抗辐性能。
5.良好的耐高真空性能。
氟橡胶适用范围:
1.氟橡胶在受潮遇水或温度升高时，变化较小，即使短路燃烧生成的二氧化硅仍为缘体，这就电气设备继续工作，所以适宜制作电线、电缆、引接线。
2.氟胶管可用于各种强酸碱、蒸汽、热空气、热油等流体输送及密封，也可用于家电、灯饰、医疗器械；3.氟胶管的工作压力（ 0.5-3.0 MPa ） 可加接头和不锈钢网套保护层。
4.氟胶条也用于工作环境苛刻的电线外套。；
5.氟橡胶具有突出的耐高温耐腐蚀性能，有橡胶的美誉，可加工成胶管、胶布、薄膜、垫片、（骨架）油封、“O”型圈、“V”型圈等，广泛应用于航空、汽车、石油、化工、电讯、仪表等领域。
英国西邦12热硫化单涂粘合剂金属非金属天然胶氢化丁晴三元乙丙
Cilbond® 24符合原材料资料系统(IMDS)要求，不含铅，性溶剂。是一种高性能的胶粘剂，用于各种橡胶与金属、塑料及其他硬质基材之间的热硫化粘接。.
概 述
CILBOND®24C是一种高性能的单涂型胶粘剂，用于各种橡胶与金属及其他硬质基材之间的热硫化粘接。还可用于已硫化的橡胶的粘接；以及橡胶与纤维线绳，织物如纤维素，聚酰胺，聚酯及玻璃之间的粘接。
CILBOND®24C具有以下特性:
1.高性能胶粘剂，广泛粘接以下橡胶:
天然橡胶(NR)、氯醇橡胶(ECO)、丁苯橡胶(SBR)、氯磺化聚乙烯(CSM)、氯丁橡胶(CR)
丙烯酸酯橡胶(ACM)、顺丁橡胶(BR)、羧基化丁腈橡胶(XNBR)、异戊橡胶(IR)等。
2.技术特性
的耐预固化性能，可在160oC烘烤30分钟，不影响粘接性能。
几乎无模具污染. 注射工艺时，温度甚至可以超过200oC.
的耐热性能 – 粘接件可耐受200oC
的耐低温性能 – 可耐受 -50oC
耐盐雾试验，无负重时，可耐受超过1000小时；负重时，可耐受超过400小时，无腐蚀现象。
的动态及静态耐疲劳性能。
的耐化学性能: 溶剂汽油，无铅汽油，煤油，燃油，矿物油及合成油。高温下的酯化涡轮油，高温下的乙二醇及丙二醇, 酸碱, 热水包括沸水。
金属表面处理
对于单涂胶粘剂，金属的表面处理尤其重要，避免各种污染物残留，这些污染物会对粘接造成大影响，导致脱胶。喷砂是常用的表面处理方法，选用200-400微米粒径的石英砂或氧化铝。铁质类的金属，喷砂至灰白可获得理想效果， 然后进行溶剂脱脂处理。其他表面处理方法还有磷化及铬化处理，酸碱处理，以及化学试剂处理。化学处理很重要的是在溶液中的停留时间，溶液浓度，温度控制。以及清洗液要及时更换避免清洗不。
硫化方式
CILBOND®24C可适用于各种模压硫化方式，包括模压，转移，注射，挤出等硫化方式。硫化温度范围:120oC -230oC。正确使用CILBOND®24C可大降低产品报废率。并具有的耐预固化性能:160oC时，10分钟，不影响性能，甚至可至160oC，30分钟。干膜在转移模或注射工艺时，不会被冲刷脱落，也不会造成模具污染。
耐环境性能
CILBOND®24C中聚合物体系的化学结构使其拥有的耐高温及耐化学品的性能。应用在汽车零部件上，单涂CILBOND®24C把天然橡胶与碳钢粘接在一起，在负荷2kg/25mm情况下，放在沸水中100小时，粘接脱胶出现，甚至优于对手的双涂体系；在盐雾试验中，控制干膜厚度为20微米或以上时，无负荷时，可超过1000小时，负荷情况下，可至400小时，腐蚀发生，同等条件下，优于对手的单涂及双涂体系。
CILBOND®24C具有的耐乙二醇和丙二醇性能:160oC下，粘接件可耐受1000小时，甚至更长时间，而不会出现粘接破坏的现象。单涂使用CILBOND®24C效果佳，使用面涂，反而会降低其耐受性能。
CILBOND®24C具有的耐受合成酯化涡轮油性能:粘接件在130oC下，可达到1000小时，不会出现脱胶。
CILBOND®24C的耐高温性能:可耐受200oC，而不会变脆或与金属脱胶。适用于Vamac® 胶料，其工作温度可达到200oC.
CILBOND®24C能解决疑难的粘接问题
由于CILBOND®24的高性能，可解决以下粘接问题:
对于不锈钢及镀镍材料的优良粘接性能
注:在未经喷砂处理的，光滑的不锈钢表面，涂胶后，需在25oC下干燥2小时，或者于85-95oC下，强制干燥2-5分钟。
对于镀黄锌铬的金属件，CILBOND®24C显示的粘接性能。
CILBOND®24C用于后硫化的粘接件，暴露在盐水环境中，表现出良好的耐受性能。
用CILBOND®24C粘接氯醇橡胶或杜邦的丙烯酸酯橡胶，具有的耐热性能。
CILBOND®24C在液压支座产品中，表现出的耐乙二醇性能。
在后硫化粘接时，CILBOND®24C能粘接前述的各种橡胶包括氢化丁腈橡胶，甚至氟橡胶。但对不同橡胶及其配方，进行粘接试验。
典型物理性能
外观: 黑
粘度 (Brookfield LV 3，26oC): 10,000 cps
固含量(重量): 25%
比重: 0.97
闪点 (Abel Pensky): -3oC
闪点 (Seta Flash): -5oC
建议干膜厚度: 不小于12.5 微米
粘接温度范围: 120-230oC
保质期: 12 月(生产日期起)
破坏实验时间: 硫化后24小时，或好3至7天后再测试
包装规格
CILBOND®24C有三种包装:10升、25升和200升
应用范围:
汽车减震橡胶，铁路机车减震，橡胶减震器，橡胶履带，胶辊，桥梁支座（承），橡胶护弦，疏浚管道，止水带，实心胎，阀门，防腐衬里等制品及NR,CSM,ACM,CR,SBR,BR,ECO.EVA等橡胶的单涂粘合剂。
英国西邦Cilbond橡胶热硫化胶粘剂/瑞典LUBKO氟素半永久脱模剂