氟橡膠是指主鏈或側(cè)鏈的碳原子上接有氟原子的一種合成高分子彈性體。這種新型高分子材料具有耐熱、耐油、耐溶劑、耐強氧化劑等特性，并具有良好物理機械性能，廣泛應(yīng)用于國防、軍工、航天航空、汽車、石油化工等許多領(lǐng)域。
目前，世界氟橡膠產(chǎn)量的60％以上用于汽車工業(yè)，氟橡膠正以其優(yōu)良的性能不斷地擴大應(yīng)用領(lǐng)域范圍。
1 國內(nèi)外氟橡膠產(chǎn)品概況
世界第一種氟橡膠是由美國杜邦公司試制成功，但相當長一段時間內(nèi)，氟橡膠因價格昂貴等原因未能在工業(yè)上得到實際應(yīng)用。直到6O年代至7O年代初期，國外氟橡膠才得到迅猛發(fā)展。在6O年代中后期，各種新的高性能氟橡膠品種相繼開發(fā)并投人生產(chǎn)，氟橡膠每年以20％～ 30％高速度增長。在7o年代，氟橡膠保持10％的速度增長，8O年代氟橡膠增長速度為7％一8％ ，以后氟橡膠仍以較好的發(fā)展勢頭增長。至1996年，國外氟橡膠總生產(chǎn)能力約為15．9 kt／a，實際年產(chǎn)量為1 1 kt／a左右。世界氟橡膠主要消費國為美國、歐洲和日本，其消費量所占總量比例分別為42．2％ 28．8％ 、12．5％ 。
表I 1996卑國外氟橡膠裝置能力分布(kt／a)
我國在6O年代，固國防和軍工等領(lǐng)域的需要，先后成功研制了23型、26型、246型、TP一2型等以聚烯烴為主的氟橡膠和羧基亞硝基氟橡膠。1980年又發(fā)展了全氟醚橡膠及氟化磷腈橡膠等。8O年代以后，我國民用工業(yè)，特別是汽車工業(yè)的發(fā)展，對氟橡膠需求出現(xiàn)大幅度增長。目前．我國氟橡膠生產(chǎn)廠寥寥無幾，1998年國內(nèi)氟橡膠總生產(chǎn)能力為450 t／a，實際產(chǎn)量僅為100 t左右，遠遠不能滿足國內(nèi)的需要。1995～1998年，國內(nèi)氟橡膠消費量平均增長率為21，55％ ，許多領(lǐng)域不得不直接進口氟橡膠，主要進口來源國為美國、意大利和俄羅斯。
表2 我國氟橡膠進口量 (t)
國產(chǎn)氟橡膠不僅產(chǎn)量小，而且品種比較單一．性能也不如國外產(chǎn)品。因此，加強國內(nèi)氟橡膠新品種的開發(fā)并擴大產(chǎn)量，滿足國內(nèi)各行各業(yè)對氟橡膠的強勁需求勢在必行。
2 氟橡膠性能廈改性
2．1 氟橡膠的主要性能
氟橡膠性能主要表現(xiàn)在：氟橡膠具有較好的力學(xué)性能，有較好的拉伸強度和硬度，但常溫下彈性較差。氟橡膠在耐熱耐溫、耐老化方面，可以和硅橡膠相媲美，優(yōu)于其它橡膠。例如26型可在250℃ 下長期工作，而其對日光、臭氧和氣候老化十分穩(wěn)定、是其它非氟橡膠不能比擬的。氟橡膠抗壓縮變形性能能通過改進得到增強，其優(yōu)良的耐磨性可用于靜動密封件的生產(chǎn)。如氟橡膠摩擦系數(shù)在0．8O左右，丁腈橡膠則為0．90～1．05，說明氟橡膠耐唐性能好 氟橡膠有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，是所有彈性體中最耐介質(zhì)的一種，使其能在許多苛刻化學(xué)環(huán)境下工作。同時，氟橡膠還具有良好的耐真空性能和自熄耐火性能。
表3 幾種國產(chǎn)氟橡膠的一般機械性能
2．2 氟橡膠的改性
氟橡膠的模壓流動性差，常常在硫化時產(chǎn)生流痕甚至開裂。為了解決氟橡膠的流動性，經(jīng)過研究采用了兩種方法：一是將高分子量(20萬)和低分子量(10萬)氟橡膠并用，二是生產(chǎn)寬分子量分布的氟橡膠，目前后一種方法為主。為解決氟橡膠的壓縮永久變形性能，主要通過添加硫化的交聯(lián)劑、促進劑和耐熱助劑方法來使氟橡膠獲得低的壓縮永久變形性，從而解決并提高氟橡膠的物理機械性能。另外，國外的氟橡膠生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)使用場合的不同，研制出許多種不同用途的氟橡膠。如美國杜邦公司已開發(fā)出能分別適用于墊片 O形圈及油封的Viton A—HV，Viton E一60，適用于旋切墊片等復(fù)雜零件的Viton E一430，適用于液壓系統(tǒng)密封的Viton 970，適用低溫柔性用途的VitonGLT等許多新型氟橡膠。由于氟橡膠價格昂貴，國外氟橡膠企業(yè)曾在生產(chǎn)工藝及性能改進上進行了深人研究，并取得了許多研究成果。如美國杜邦公司就開發(fā)出過氧化物硫化的GF 205NP新品，它不需要二段硫化，就降低了生產(chǎn)成本。另外還有一種很常用的方法，就是用價格相對低廉的非氟橡膠與氟橡膠并用，在使用性能幾乎不降低的情況下降低生產(chǎn)和使用成本，從而獲得最佳的經(jīng)濟效益。主要方法有兩類：一類是用低價氟橡膠替代高價氟橡膠，并用非氟橡膠與低價氟橡膠并用改性，以獲得高價氟橡膠相似的性能。如心丙氟橡膠較高性能的特種氟橡膠價格低，但它的耐寒性能差，而加人20％ ～30％的三元乙丙橡膠能明顯改善其耐寒性能，其脆性溫度和壓縮耐寒系數(shù)分別由原來的一33 ℃和0．1提高到一50℃ 和0 4，并且橡膠強度電比全四丙氟橡膠有較大提高。另一類是將價格貴的氟橡膠與價格相對便宜的非氟橡膠并用，在不改變使用性能要求的情況下降低使用成本。如價格貴的氟橡膠PKM與非氟橡膠ACM并用，就可在保證性能幾乎不下降情況下顯著降低成本。
表4 ACM與FKM并用的效果
ACM與FKM并用(70／30比例)，其綜臺成本約能下降35．4％。此外，還有一種方法也能降低氟橡膠使用成本。全氟醚橡膠“Kalrez”可在265cc的水蒸汽中能使用1年，但價格十分昂貴(約30o0元／kg)，而價廉的四丙氟橡膠(約為氟醚橡膠的4o％左右)通過適當改性能很好適應(yīng)此用途，這樣就能大大降低使用成本。
3 氟橡膠新產(chǎn)品的應(yīng)用
全氟醚橡膠：主要由美國杜邦公司和日本大金公司生產(chǎn)，其商品牌號分別為Kalrez，。該橡膠具有聚四氟乙烯的耐熱、耐化學(xué)穩(wěn)定性，能耐氟溶劑以外的一切溶劑。接觸過熱蒸汽的時間可長達一年；在堿液中能使用3000 h。主要用于260～290℃ 連續(xù)工況時的密封制品。它是目前耐熱性最好的氟橡膠偏氟乙烯系橡膠：美國3M公司的“Kel—F”、杜邦的“Viton”等品牌均屬于此系列品種，其耐熱性能優(yōu)異，耐候性、耐臭氧性、耐油性、耐藥性均很好，但價格很高、耐寒性不足。主要用于苛刻條件下使用的O型環(huán)、密封材料、墊片等工業(yè)用零件。磷腈氟橡膠：由Firetone公司開發(fā)的PNF橡膠，含氟量低(30％ ～40％)．但對許多化學(xué)介質(zhì)有足夠耐受能力，可以在170℃下長期工作。它具有優(yōu)異的低溫柔性(一54℃～230℃)，性能類似硅橡膠和其它氟橡膠．但它能彌補硅橡膠機械強度低和氟橡膠耐低溫性能差的特點，其拉伸強度為7～14MPa，也耐磨。四氟乙烯／丙烯橡膠：美國Exxon公司生產(chǎn)的Arias新型橡膠特點是在熱和腐蝕性環(huán)境中。能提高工作溫度極限并延長壽命．主要用于制造包括密封件在內(nèi)的各種密封制品。日本旭硝子開發(fā)的Arias 100H和JsR系列氟橡膠、日本合成橡膠公司的100S、150P、150E、150L等可用于軸封、密封圈、O形圈、隔膜、耐蝕襯里。這些材料耐熱性、耐候性、耐化學(xué)腐蝕性良好，尤其能耐高溫高濃度化學(xué)腐蝕。不需硫化的氟橡膠：由日本大金公司研制成功。具有氟橡膠的彈性體和氟樹脂優(yōu)良的耐介質(zhì)性能。在加熱情況下．材料可象熱塑性塑料那樣熔融．進行擠出、注射、模壓加工，特點是使用加工方便。
高含氟橡膠：日本大金公司開發(fā)的Dail—elG1001和G一555兩種新型氟橡膠屬這類橡膠。G一1001適用于加工鋼鐵工業(yè)用的耐溶劑洗滌輥、化工的撓陛管接頭、熱交換器的密封材料、O形圈、燃料電池密封件等。G一555適用于汽車燃料管、排氣管、也可擠出成膠繩、膠條或膠片，硫化后再進行裁斷、粘接成大型O形圈及襯墊。液體氟彈性體：由日本信越公司開發(fā)，品牌主要有兩類．即SIFEL3510和SIFEL3701，是一種主鏈含有全氟醚結(jié)構(gòu)，可在、150℃下加工，具有優(yōu)良耐油、耐溶劑、耐低溫性能(一40℃下仍有彈性)的氟橡膠。
4 結(jié)束語
目前，我國含氟材料還處于起步階段，整體水平相當于1966年的美國。中國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展將需要大量的氟材料，因此，氟橡膠作為氟材料的一種．在許多重要行業(yè)有著十分良好的應(yīng)用前景。但國內(nèi)氟橡膠產(chǎn)量低、品種少、質(zhì)量差，不能滿足國內(nèi)需求。而發(fā)達國家一直壟斷含氟材料市場。對發(fā)展中國家封鎖技術(shù)，以便獲取高額利潤。所以，國內(nèi)科研單位應(yīng)和廠家聯(lián)手進行合作，政府再給予一定的支持。促進我國氟橡膠行業(yè)盡快成長壯大起來并健康發(fā)展。__ |
手動閥門系列
