氟橡胶材料介绍

氟橡胶的加工与应用 $nKi~ bp  

1. 前言 v%(;aJF@U  

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，所以它具有特别优异的性能。这里要讨论的是氟-26或氟-246（即维通型氟橡胶）,它是偏氟乙烯、六氟丙烯的二元和三元（第三单体为四氟乙烯）共聚物。其用量占世界氟橡胶总消耗量的90%以上。氟橡胶自1956年由美国杜邦公司的试验装置投产后，1958年即建成1800吨/年规模生产装置以来，它的发展十分迅速。60年代中后期，年递增为20%-30%，70年代的增长率为10%，踏进80年代仍保持7%-8%的增长速度，而且这种趋势一直保持下来。氟橡胶大量用于特殊密封制品的生产。据报道，美国50%的氟橡胶用于橡胶密封制品；日本的应用比例更大，高达80%。 xZQhX J  

维通型氟橡胶的高速发展，主要是他具有最好的综合性能，包括它具有较好的力学强度、热稳定性好，耐介质性能特别优异，而且加工生产工艺方便、成本较低，因此，它在氟弹性体中占有绝对优势的地位。已广泛用于航天、航空、交通、石油、机械、冶金、化工等工业部门，并在各个领域取得较好的经济效益和社会效益。 w$|]% V9  

%HoW@;O  

2. 氟橡胶的主要性能 U]ocv VTVw  

（1）常态下的力学性能 0y&G21mlR  

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。 YAEw6DP  

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。 xZmM!7R   

（2）耐高温性能 ?t

k}71#  

氟橡胶和硅橡胶的耐高温性能，是目前现有橡胶中最好的。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。 4u{ej}XA  

i;?y(c  

表1.氟橡胶的耐热性 hrTab2<  

试验温度℃ 时间（小时） Ws`U:XIGH  

204 10000以上 ~o@

o|`*  

232 3000 .m,   

260 1000 >) .h  

288 240 G:fW %  

316 48 rt!x/W  

R. Wc8  

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） f+*oh:2h  

Q C2`5G{$  

表.2各种橡胶的耐热老化性* e(DM7:*  

橡胶种类具有工作能力的极限温度℃ ?MU OaC)?  

氟 橡 胶320 %Oc]rg&  

硅 橡 胶320 9f9(a:l  

丁腈橡胶180 *h!S~W+0  

天然橡胶130 (Wt#6.}=  

m{P}e

wR  

*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。 !jy%ic83  

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）。 0n Di`

表3.氟橡胶在不同温度下的性能变化 pv{^(#|E  

性能       24℃ 150℃ 204℃ `@YLc`4  

拉伸强度 Mpa 16. 83.   42.0  BW

`.6  

伸长率     100% 3301 2080 ^e Tf  

硬度 （邵氏Ａ）756563 /JK?f<=i  

M3g#J;uO  

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。 #7B=I*L~  

（3）耐腐蚀性能 Tn$VDCD  

氟橡胶具有卓越的耐腐蚀性能。它对有机液体、不同燃料油和润滑油的稳定性优异。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。 5UP;4lIl  

（4）耐热水和过热蒸汽的性能 i;{'|F  

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。 mwq"fX20Y  

（5）压缩永久变形性能 %IuKm@

+H  

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极其广泛的应用，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。 Q .pf9  

表4. 杜邦公司氟橡胶压缩变形的改进 |2Q/M]4  

年度204℃×70h Q?+iDH`  

19>80  Gi9d]L  

196860 ;Rg TCd  

196950 cqLHNEGh  

197030 zuPP7s0x  

197313 e)aK%/N  

YvZ_*TBa|  

（6）耐低温性能 W|

6a5  

氟橡胶的耐低温性能一般，它能保持弹性的极限温度为-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极限为-35℃。 CAioa[^3^s  

（7）耐气候老化和耐臭氧性 n T050fNt:  

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。 

GXMKSMj  

（8）电性能 S`=k,z  

氟橡胶的电绝缘性能不是太好，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，其绝缘电阻下降35000倍。 4wB;?>Zw^  

（9）气透性 

Ji[1bMU&-  

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。 (

"M1`R:J  

（10）耐燃性 YZk2eKS;4@  

氟橡胶遇火能燃烧，离火即自熄。 DhFT](jg  

_E

xrDB  

3. 氟橡胶的配合技术 ^[B7@/77*K  

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。 =%AZ7YkB#  

（1） 生胶 @ Z@t`(ij  

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。 o8i% I  

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。 A44OZ.T)\\(  

（2） 硫化剂 (el6m-F-F  

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。 G%z'h

 R|  

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。 iO93BQ  

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。 ^2 Q^)\\A  

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。 OQQF>gyTA  

（3） 吸酸剂 PMJ'0=p  

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。 \\{@t;0sX$  

（4） 补强填充剂  -FT0Q;  

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。 wGh-ONO[  

用加拿大进口的N990炭黑或喷雾碳黑，在黑色制品中均取得较好的加工工艺和相应的物理性能。 5Rk!p=F  

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。彩色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，在选用彩色原料时，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。 L

P\/S  

（5）加工助剂 P&@~u,l{  

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，防止焦烧，改进胶料的流动性和压出性能，并能在加工中防止粘辊、粘模，起到外脱模剂的作用。 Z&qbmn  

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。 B>;_,~U:FD  

4. 氟橡胶的加工工艺 oW5RGb}O  

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。 *%G]a66E2  

（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。 [qHBt )<(z  

（2） 混炼： liM@T

T  

容量：氟橡胶的容量比合成胶还要小。 'k }"!a`  

63混炼机 500克 =gR4q3Vswa  

143混炼机 5000克 b>{

4pR  

辊温：40-60℃ C^og /vn1  

加料顺序： 生胶→吸酸剂→加工助剂→填充剂→硫化促进剂。 3\7;配合剂加完，均匀、薄通打三角包、打卷、放下后片。 mK s(#k}n  

（3） 硫化 TQ0 f,  

一段 165-170℃ ×10min GwGYn^ =~#  

二段 230℃×24h（要保证逐步加温，到230℃后，恒温记时。 t(7qUqd  

5. 氟橡胶于金属粘合 m~C]F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） ft^w~[B;xA  

6. 国内外氟橡胶的性能对比 b947JSES  

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。 |w\"r":"color:#FFFBFF;font-family:Verdana,宋体;font-size:1.3333333333333pxQ  

表5.国内外氟橡胶的性能对比 KDV4;_l  

性能铁岭3M公司1杜邦公司2大金公司3K.G.K4苏联5 cZ Y 拉伸强度MPa9-209-198.9-17.217.214.27.0 4_v%s`k  

伸长率 %130-180100-500100-300250228225 VC~/g硬度 （邵氏A）65-9565-95707670-85 Jm!pqkn3SH  

撕裂强度 KN/m18-35 + PYXJe  

压缩变形 %（B法3.5mm O型圈） "f)O _B  

23℃×70h9-1613 qZ|gD>*r  

200℃×70h18-8010-3020-702026 bEx1Q\\