氟橡胶的性能和加工要点

氟橡胶的性能和加工要点蔡树铭(铁岭橡胶工业研究设计院 112002)
氟橡胶于1956年由美国杜邦公司开发成功后,得到了比较迅速的发展。

目前,全世界氟橡胶的年产量约11000t,我国仅有100多吨的产量,远远满足不了国民经济飞速发展的需要。

虽然国内在60年代就着手氟橡胶的研究工作,但是由于生胶品种单一,门尼粘度偏高,加之新助剂开发缓慢,因此,国产氟橡胶胶料的性能还是比较落后。

下面介绍国产26型氟橡胶和国外氟橡胶产品的主要性能及其加工要点。

1 氟橡胶的主要性能
物理性能:氟橡胶具有较好的力学性能,有较好的拉伸强度和硬度,但常态下的弹性较差。

耐热性:氟橡胶有很好的耐热性,26型氟橡胶可在250 下长期工作,在300 可短期工作。

氟橡胶性能随温度的变化大于硅橡胶,其拉伸强度和硬度均随温度升高而明显下降,至250~260 时,下降趋势减缓。

耐腐蚀性能:氟橡胶有很高的化学稳定性,是所有弹性体中最耐介质的一种;它对有机液体各种烃类有良好的抗耐性,仅仅不耐低分子的酯、醚、酮及部分胺类化合物。

耐过热水、蒸汽的性能:过氧化物硫化的氟胶优于胺类、酚类化合物硫化的氟橡胶。

抗压缩变形性能:据统计,50%以上的氟橡胶用于密封制品,压缩变形是一个主要性能。

美国杜邦公司一直致力于改进压缩变形性能,其产品204 70h压缩变形在1964年时大于80%,至1973年已有大幅度的降低达13%。

耐寒性能:26型氟橡胶的耐寒性能较差,其保持弹性的极限温度为-15~-20 。

美国杜邦公司开发的Viton GLT,其低温性能得到很好的改进,可适用于-54 下的密封,是阿拉斯加油田用的低温密封材料。

特定的超低温下的密封,有时也用氟橡胶。

气透性与真空性能:氟橡胶有很低的透气性,在高温、高真空条件下,具有极小的气体挥发量(失重),因此,它的耐高真空性能特别好。

耐侯、耐臭氧性能:氟橡胶对日光、臭氧和天候老化十分稳定。

硫化胶经过10年的自然老化,还保持很好的性能。

耐燃性能:氟橡胶与火接触能燃烧,但离开火后即熄灭,它属于自熄橡胶。

氟橡胶的氧指数为61~64。

2 氟橡胶的配合和加工要点
氟橡胶的加工配方比较简单,主要由生胶、吸酸剂、硫化剂、补强剂组成。

2 1 生胶
国外生胶品种多,门尼粘度适中,供选择的余地大。

国内在这方面的差距较大。

2 2 吸酸剂(稳定剂)
一般多用氧化物、氢氧化物,其用量在5 ~10份。

加入品种根据胶料性能要求而定。

加入氧化镁可得到耐热性好的胶料;
加入氧化铅可得到耐水和耐酸性好的胶料;
加入氧化锌和二盐基亚磷酸铅,可得到流动性好的胶料,其耐水性能好;
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化 工 新 型 材 料 第26卷
加入氧化钙,可得到低压缩变形的胶料;
在酚类硫化体系中,加入氢氧化钙和活性氧化镁,可得到低压缩变形的胶料。

2 3 硫化剂
胺类硫化剂:国内多用3#硫化剂,它易分散,工艺性能较好,耐热性尚可,压缩变形较大,胶料贮存期较短。

国外已不采用此系统。

酚类硫化剂:胶料稳定性好,工艺性能特好,硫化胶不抽边,而且压缩变形很小,是氟橡胶理想的硫化剂。

过氧化物硫化剂:采用DCP+TAIC硫化,具有较好的工艺性能,可得到高强度的胶料。

其耐腐蚀性好,但压缩变形大。

2 4 补强填充体系
氟橡胶属于自补强橡胶,补强填充剂主要是用于改进工艺性能、降低成本和提高硬度、耐热性和压缩变形性能等。

下面列举一些补强填充剂的性能。

N990炭黑和喷雾炭黑
N990炭黑是氟橡胶理想的补强填充剂,它具有较大的填充量。

一般可加入25~30份,特殊情况可加入60份。

可得到较好的综合性能,压缩变形小,而且可降低成本。

喷雾炭黑是国内惯用的补强填充剂。

加入量一般不高于20份,它的硫化胶的硬度偏高,而且压缩变形大,工艺性能差。

其他填料
白炭黑:氟橡胶加入白炭黑,工艺性能差,硫化胶的耐热和压缩变形性能差。

无机填料:氧化钙可加入20~35份,其耐热性能好于炭黑和其他填料,碳酸钙可获得好的绝缘性,硫酸钡可获得低的压缩变形,用量为20~40份。

碳纤维和硅酸镁纤维(针状滑石粉)均能提高氟橡胶的强度和耐热性能。

碳纤维可提高硫化胶的导热性。

2 5 加工助剂
氟蜡、低分子聚乙烯、SL-1加工助剂可保持稳定的脱模效果。

美国耀星公司的WS280是氟橡胶专用加工助剂。

它在高温时的挥发性非常低,可提供良好的脱辊性,胶料流动性好,而且减少模具污染。

经我们试用,效果很好。

2 6 金属粘合剂
试验表明,白色的氟胶料比黑色胶易与金属粘合;酚类硫化的氟胶比胺类硫化胶易与金属粘合。

过去惯用开姆洛克的CH-607作为粘合剂,近两年来,我们采用CH-5150,使用效果很好,比CH-607稳定、可靠。

3#硫化剂的氟胶料,我们用过上海华明橡塑制品厂配制的粘合剂,其粘合强度都大于5M Pa。

2 7 胶浆的配制
氟橡胶胶料可溶解于乙酸乙酯和丙酮等溶剂。

一般氟胶胶浆的配制如下:混炼胶 溶剂=1 4。

2 8 关于混炼工艺
氟橡胶的导热性差,混炼生热大,容易导致粘辊或焦烧。

为此,要强化冷却,并适当减少混炼装胶容量(减少30%左右)如14英寸炼胶机的容量为5~8kg。

加料顺序:生胶上辊 加工助剂 吸酸剂 补强填充剂 硫化剂。

要特别注意的是硫黄不能混入氟胶胶料,即使是0 2感量也会对胶料硫化产生严重的影响。

另外,混炼胶不能接触水,少量的水能使氟胶胶料产生焦烧,这是应该严格控制的。

下表是氟橡胶配方举例。

分别列出国产氟胶、日本大金公司和美国3M公司氟胶的配方组成。

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第12期 化 工 新 型 材 料
表1 氟橡胶的配方举例
配方组成123456
上海26B氟胶100
大金G751(日) 100100 G752100G501100 3M FC2144(美) 100
硫化促进剂3 4(生胶已含硫化、促进剂)3#硫化剂3氧化镁810103315
氢氧化钙7 66
氧化铁 20
N990炭黑 20 301525
喷雾炭黑12 20
硫化条件 一段(170 10 )150 30 硫化条件 二段(230 24h)-200 24h 物理性能
硬度(邵氏A),度747177757273
拉伸强度,M Pa14 314 216 015 311 518 1
扯断伸长率,%180202171211275280
撕裂强度,kN/m19 629 430 434 523 7
20%200 24h压变,%14 012 113 411 717 048 0
空气200 24h老化后
拉伸强度变化%7 07 28 05 07
扯断伸长率变化%5 285 34 73 9
硬度变化 度+2+2+2+2+1
3 结论
氟橡胶经40多年的开发应用,已经成为重要的耐热、耐介质弹性材料。

26型氟橡胶制的0形图在200 可连续工作10000小时以上,在230 下可工作3000小时,在260 下可工作1000小时。

它是一种耐高温、长寿命的橡胶产品,已在各领域广泛应用,得到各方面的认可。

目前,我国氟橡胶无论在产量和质量上,和国外尚有较大差距。

例如,上海3F公司的26B氟橡胶在100 ,M L1+5门尼粘度为100 ~140,而日本大金公司G751氟胶在100 , M L1+5门尼粘度为52,其加工性能和弹性都较好。

从物理性能看,大金公司产品的力学性能和老化性能均优于我国3F公司。

但3F公司的氟橡胶采用酚类硫化体系和N990炭黑之后,性能也保持在较高的水平上,同时国产氟橡胶一直以它的价格优势吸引着国内外的广大用户。

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编者
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化 工 新 型 材 料 第26卷。