氟橡胶的生产技术与应用情况

氟橡胶的生产技术与应用情况

随着科技发展国内外开发多种类型的氟橡胶，主要是通过改变聚合单体来实现，实现氟橡胶的不同组成和性能，除单体组成外，加工过程中的硫化体系是决定氟橡胶物理性能的关键因素之一。加工技术中比较关键的是硫化体系和加工助剂。目前已开发出的硫化体系有3种：分子中含有2个氨基的二胺化合物、含有2个羟基的多元醇化合物、过氧化物及多官能化合物。其中使用最为广泛的是多元醇硫化体系，所使用的多元醇只限于双酚AF，与传统的二胺硫化体系相比，多元醇体系具有压缩永久变形小和抗焦烧安全性高两大优点。过氧化物硫化体系中的交联点含有更稳定的C—C键，因此其硫化胶的耐化学药品的腐蚀性能更加优越。此外，含有醚的单体耐寒级氟橡胶，由于要从偏氟乙烯键上脱除氟化氢，所以必须采用过氧化物来进行硫化。

氟橡胶的加工助剂很多，加入量及其作用也因为硫化体系、氟橡胶类型不同而有所不同，目前国内外主要采用多元醇硫化体系。增塑剂，国内通常使用硬脂酸盐或低分子量氟橡胶；防焦剂，当胶料用量大，自动化程度高的挤出或注塑模压过程中容易发生焦烧，同时需添加一定量的防焦剂。通常选用对硝基苯酚，对硝基苯甲酸、邻羟基苯甲酸和防焦剂NA；促进剂，使用多元醇硫化体系要求促进剂既要在混炼和加工阶段有较好的焦烧性能，又要具有较快的硫化速率。目前较好的促进剂是季磷盐类，如1-邻苯二甲酰亚胺基酸基-4-丁基三苯基磷溴化物、双(苄基三苯基膦)亚胺氯化物、三苯基苄基氯化磷等；

活化剂，要求既能促进硫化反应，又可以起到吸酸作用，常用的活化剂有氧化镁、氧化铅、氢氧化钙、氧化锌。通常高活性氧化镁提高耐热性；氢氧化钙提高抗压缩永久变形性；氧化锌可以改善耐水性能；氧化铅可以提高耐酸性；其他助剂，为了增加胶料强度、硬度、降低伸长率、改善耐磨、耐热、耐撕裂性能，常使用MT炭黑(中粒子热裂解炉黑)作为补强剂，当然也可以添加氟化钙、碳酸钙、高分散性硫酸钡等，混合使用作为补强剂。加入低分子量的聚乙烯作为脱膜剂。

尽管氟橡胶具有许多的优异性能，但也存在模压流动性差、易压缩变形、生胶加工工艺性能和硫化胶的物理性能不好等不足。为了解决氟橡胶的流动性，可以采用高分子量(分子量在20万以上)和低分子量(分子量在10万以下)氟橡胶合用，也可以通过工艺调整生产出宽分子量分布的氟橡胶。为了解决氟橡胶的压缩永久变形性能，可以通过添加硫化的交联剂、促进剂和耐热助剂的方法使氟橡胶获得低的压缩永久变形性，从而解决并提高氟橡胶的物理机械性能。另外，还有采取添加无机填料的方式来对氟橡胶进行改性。

丙烯酸酯橡胶就是氟橡胶或丙烯酸酯橡胶与丙烯酸酯塑料共混形成的新型热塑性弹性体。丙烯酸酯橡胶主要用于汽车工业而被称之为“汽车胶”，氟橡胶也主要应用于汽车，因此将氟橡胶与价格相对较低的丙烯酸酯橡胶共混可以在保证性能不下降的前提下显著降低生产成本。含环氧化物硫化点的丙烯酸酯橡胶通过偶极一偶极相互作用与氟橡胶形成可混溶的共混胶，从而改善了共混胶的力学性能；除此之外在乳液聚合氟橡胶时使用的残余表面活性剂上存在的羧基可以

通过氢键周丙烯酸酯反应获得混溶性。但是在使用过程中发现丙烯酸酯橡胶和氟橡胶的共混胶在热和流体溶胀的条件下不能很好的工作，为了解决这个问题，国外研究开发了由丙烯酸酯橡胶、氟橡胶和由多官能丙烯酸酯衍生出来的丙烯酸酯塑料的共混胶制成的新型耐油和耐热的热塑性弹性体。

由于氟橡胶优异的技术性能，因而其应用领域不断拓展，制品类型越来越多，主要制品有各种密封材料、胶管、胶带、胶布、绝缘材料等。在国内主要应用于汽车和航空航天领域，目前国内汽车零部件用氟橡胶材料的主要制品有发动机的曲轴前油封、曲轴后油封、气门缸油封、发动机膜片、发动机缸套阻水圈、加油软管、燃油软管、机油滤清器单问阀、加油口盖O型环、变速箱及减速器的油封等等。氟橡胶、硅橡胶和丙烯酸酯橡胶及耐热弹性体成为未来汽车用橡胶材料的发展趋势和主流，许多汽车零部件件采用性能更为优异的氟橡胶来替代传统的材料。

随着无铅汽油和电喷装置等在汽车上使用，燃油胶管的结构和材料变化很大，内胶层已发展利用氟橡胶来代替丁腈橡胶，为了降低燃油渗透和进一步改进耐热性，内胶层多采用复合结构，即由氟橡胶和氯醇橡胶或丙烯酸酯橡胶组成，由于氟橡胶价格比较昂贵，因此氟橡胶层比较薄，约为0．2～0．7mm，这种结构燃油胶管已成为国外的主流产品，我国也已开发出这种氟橡胶为内层的胶管，并在桑塔纳、奥迪、捷达、富康等型号的轿车上使用。

在技术含量较高的汽车发动机、变速箱、汽门油封方面，所选用的

材料主要以氟橡胶、氢化丁腈橡胶等；氟橡胶和硅橡胶复合油封已成为最常用的发动机曲轴油封。

装卸车液压系统，大型装卸车液压系统连续工作时间长，油温及机件温度上升很快，普通橡胶不能满足工作要求，而氟橡胶制品凭其优良的耐温性能能满足各种苛刻的技术要求。

除汽车工业应用以外，氟橡胶密封件被应用在钻井机械、炼油设备、天然气以及电厂脱硫装置上，可以同时承受高温、高压、油类和强腐蚀介质等苛刻条件；在化工生产中氟橡胶密封件被用在泵、管接头、设备容器之中，用于密封无机酸、有机物等化学物质。作为塑料挤出添加剂、聚乙烯、聚丙烯挤出加工时，低粘度氟橡胶能在挤出物口表面形成很薄的膜，从而增加挤出速率并使制品获得理想的外观。在宇航、建材、机械等许多领域内氟橡胶也有着非常重要的应用。