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　　氟橡胶（FKM）是一种高性能的合成橡胶，由于其的化学结构和的性能，在许多领域中得到了广泛的应用。本文将详细介绍氟橡胶的化学结构、性能特点、生产工艺及应用领域等方面的知识。

　　一、化学结构

　　氟橡胶是由偏二氟乙烯（VDF）、四氟乙烯（TFE）以及少量第三单体（如六氟丙烯）共聚而成的合成橡胶。其化学结构式为:[CF2=CF-CF2-CF=CF2]n，其中第三单体的引入使得氟橡胶具有更加的性能。

　　二、性能特点

　　1.高度耐高温性能:氟橡胶具有很高的热稳定性，可以在高温下长期使用，具有良好的耐热性能。

　　2.优良的耐化学腐蚀性能:氟橡胶对大多数化学物质具有很好的抵抗力，可以用于制造与强腐蚀性介质接触的密封件。

　　3.良好的机械强度和耐磨性:氟橡胶具有较高的弹性模量和硬度，因此具有较好的机械强度和耐磨性。

　　4.良好的电缘性能:氟橡胶具有较高的缘电阻和介电常数，适用于制造电线缘层和电子元件的密封材料。

　　5.耐气候老化性能:氟橡胶对紫外线、臭氧等具有很高的稳定性，可用于户外长期使用。

　　三、生产工艺

　　热硫化工艺参数对粘接性能的影响

　　氟橡胶热硫化胶水的最终性能高度依赖工艺控制。典型硫化温度范围为160-180℃，压力需保持在0.5-2MPa之间，时间根据制品厚度通常为10-30分钟。温度过低会导致交联密度不足，过高则可能引起胶水分解；压力不足易产生气泡，过高则可能造成胶层过薄。预热处理（80-100℃预热5分钟）能显著改善胶水流动性和浸润性。特殊配方胶水可采用分段硫化工艺，如先低温定型后高温强化，这对复杂几何形状零件的粘接尤为重要。

　　氟硅橡胶是经侧链改性的硅酮弹性体。普通氟硅橡胶制成的产品，除普通硅橡胶外，还具有的耐油性，包括燃料、机油、化学试剂和溶剂。因此，氟硅橡胶弥补了普通硅橡胶耐油性不足的特性，可以说是硅弹性体中的油斗士。

　　一、氟硅胶的分类。

　　氟硅橡胶是在加入硫化剂和各种加固填料后，通过硫化获得的氟硅生胶。一般来说，氟硅橡胶是指全氟硅橡胶。氟硅橡胶种类繁多，目前大规模生产的氟硅橡胶主要是以y-三氟丙基甲基硅氧烷为结构单体的聚合物。

　　根据硫化机理的不同，可分为:自由基型缩合型和加工型；

　　根据硫化温度的不同，可分为:高温硫化型和室温硫化型，室温硫化型又可分为单组分型和双组分型。

　　二、氟硅胶加工技术。

　　氟硅加工工艺:混合-热处理-过滤-反炼-硫化。

　　混炼。

　　氟硅橡胶虽然是固体，但塑性高，不需要塑化，可以直接用开炼机或密炼机混合。

　　热处理。

　　热处理的主要目的是使结构控制剂与白炭黑进一步结合，消除低分子挥发物。

　　过滤

　　机械杂质和未分散的配合剂颗粒是挤出产品、压延产品、涂胶产品和膜片产品质量问题的主要原因之一。因此，上述产品使用的橡胶材料过滤。

　　返炼

　　粘合剂停放后，由于凝胶含量增加，塑性降低，使用时进行再生。

　　硫化

　　氟硅橡胶不同于其他普通橡胶，硫化分为一两段。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。

　　三、氟硅橡胶的重要性能。

　　耐油性、耐溶剂性和耐化学性。

　　与甲基乙烯基硅橡胶相比，氟硅橡胶具有好的耐油性、耐溶剂性和耐化学性即使与氟橡胶相比，耐油性和耐溶剂性也很好。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。

　　耐热性

　　氟硅橡胶的高温分解与硅橡胶相同，即侧链氧化、主链断裂、侧链热分解和各种复合反应。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。但是，通过添加铁、钛、稀土类氧化物等少量的热稳定剂，可以显着改善，在250℃的高温下也有的耐热性。

　　与硅橡胶相比，温度对氟硅橡胶的影响小于氟橡胶。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。

　　氟硅橡胶和普通硅橡胶一样，低温性能好。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

　　氟硅橡胶的电气性能类似于普通硅橡胶，但有价值的是在高温、低温、潮湿、油、溶剂、化学品、臭氧等苛刻条件下变化不大。

　　氟硅橡胶的抗辐射性能并不突出，但其抗辐射老化性能优于甲基乙烯硅橡胶。

　　物理机械性能。

　　氟硅橡胶和普通硅橡胶一样，硫化械强度(尤其是撕裂强度)较低。因此，提高氟硅橡胶的强度也是一个重要的研究课题。

　　其它特征

　　氟硅橡胶具有的耐天候老化性能，即使暴露5年后仍保持良好的性能。在弹性体老化过程中，臭氧是产生较多的气体之一，但是氟硅橡胶在动态或静态试验后没有发现裂纹或裂纹。

　　氟硅胶氟硅胶的应用。

　　汽车工业:各种车辆、涡轮增压管、挤出条、密封环、油封、薄膜、导管、阀内衬等。

　　石油化工行业:各种耐高温、低温、耐化学品腐蚀泵、阀门、油罐等设备密封产品。

　　航空业:飞机上耐燃油、润滑油的密封件、接触件，如各种O型圈、填片、密封环、传感器材料、隔膜、衬垫等。

　　医疗卫生:用于医疗器械和人工器械，如用导管、引流管、人工瓣膜等。

　　军事工业:在耐低温/耐油/耐酸的严酷环境下，如军用飞机液压系统输液波纹管、车辆门窗/后盖密封条、传感器用传感材料。

　　氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的一种合成高分子弹性体。这种橡胶具有耐高温、耐寒、耐油、耐老化、耐候、耐臭氧、耐中等剂量辐射、耐多种化学品侵蚀、耐过热水与蒸汽、耐燃性、气透性能较低、耐高真空性能、压缩永久变形性能、较高的拉伸强度和硬度等特性，是现代航空、导弹、火箭、宇宙航行等类端科学技术及其他工业方面不可缺少的材料。

　　氟橡胶一般由生胶、硫化体系、酸接受剂、补强体系组成各种实用配方，增塑剂和防焦剂仅在个别情况下采用。

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　　1、硫化体系

　　氟橡胶是高度饱和的含氟高聚物，一般不能用硫黄进行硫化。采用有机过氧化物、有机胺类及其衍生物、二羟基化合物及辐射硫化。工业常用前三种方法，辐射硫化较少选用。

　　1.1、有机过氧化物体系

　　有机过氧化物分解出来的游离基可引发氟碳化合物发生交联聚合。20世纪70年代，美国DuPont公司研发的G型系列氟橡胶，采用有机过氧化物作硫化体系，硫化胶在高温下的压缩永久变形性能及在高温蒸汽中的性能。2，5-二甲基-2，5-双(叔丁过氧基)己炔-3及其相似物2，5-二甲基-2，5-双(叔丁过氧基)己烷分别与三异氰尿酸三烯丙酯(TAIC)共硫化耐焦烧性好。过氧化苯甲酰适用于薄型制品，在厚制品的场合易发泡形成多孔质，且不能配用炭黑，因干扰交联。过氧化二异丙苯在四丙氟橡胶中与TAIC并用，耐多种化学品侵蚀。双(叔丁基过氧)间或对二异丙基苯硫化四丙氟橡胶耐化学品性也很好。过氧化双环戊二烯硫化羧基亚硝基氟橡胶效果较好。六亚甲基-N，N'-双(叔丁基过氧化碳酸酯)可直接用于VitonGF。氟硅橡胶的压出、压延成型常压热空气硫化选用2，4-二氯过氧化苯甲酰。

　　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。

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