氟橡胶应用技术

第1章 绪论

1.1 国外氟橡胶的技术进展

1.2 国内氟橡胶的技术进展

1.2.1 氟橡胶的开发

1.2.2 存在问题和解决办法

第2章 氟橡胶的品种与性能

2.1 26型氟橡胶

2.1.1 品种

2.1.2 结构与性能

2.2 23型氟橡胶

2.3 四丙氟橡胶

2.4 Viton GLT

2.5 氟化磷腈橡胶

2.5.1 品种与性能

2.5.2 配合和加工

2.6 亚硝基氟橡胶

2.6.1 品种与性能

2.6.2 配合

2.6.3 加工工艺

2.7 全氟醚橡胶

2.7.1 品种

2.7.2 加工

2.7.3 性能

第3章 氟橡胶的配合

3.1 生胶的选择

3.2 硫化体系

3.3 吸酸剂

3.4 硫化剂

3.5 促进剂和共硫化剂

3.6 补强填充剂

3.7 加工助剂

3.8 配方的对比试验

3.9 配方举例

第4章 氟橡胶的加工

4.1 混炼

4.2 压出和压延

4.3 胶浆和涂胶

4.4 硫化

4.4.1 模压制品的硫化

4.4.2 压出及其他制品的低压硫化

4.5 密封剂(俗称腻子)的制造

4.5.1 嵌填型密封剂

4.5.2 注模型密封剂

4.6 黏合

4.6.1 氟橡胶与金属的黏合

4.6.2 氟橡胶与非金属的黏合

4.7 氟橡胶的再生

4.7.1 化学法

4.7.2 机械法

第5章 氟橡胶的并用技术

5.1 与丙烯酸酯橡胶并用

5.1.1 相容性

5.1.2 基本配合

5.1.3 并用实例

5.2 与丁腈橡胶并用

……

第6章 氟橡胶应用技术

第7章 氟橡胶的西方实例

附录 氟橡胶的腐蚀数据

参考文献

氟橡胶是一种新型特种合成橡胶，具有比普通橡胶更优异的耐高温、耐油、耐化学腐蚀性能，在航空、航天、汽车、石油、化工、交通等行业有着非常广泛的应用前景。本书主要介绍了不同品种氟橡胶的结构和性能，氟橡胶的配合技术、并用技术、加工工艺，同时还详述了其应用及配方实例。

本书可作为氟橡胶合成、制品加工、生产管理及产品销售等行业从业人员的实用性参考书，同时也可供其他橡胶材料研究人员参考。

由于氟橡胶具有耐高温、耐油、耐高真空及耐酸碱、耐多种化学药品的特点，已应用于现代航空、导弹、火箭、宇宙航行、舰艇、原子能等尖端技术及汽车、造船、化学、石油、电讯、仪器、机械等工业领域。

氟橡胶密封件，用于发动机的密封时，可在200℃~250℃下长期工作，在300℃下短期工作，其工作寿命可与发动机返修寿命相同，达1000~5000飞行小时(时间5~10年);用于化学工业时，可密封无机酸(如140℃下的67%的硫酸、70℃的浓盐酸，30%的硝酸)，有机溶剂(如氯代烃、苯、高芳烃汽油)及其它有机物(如丁二烯、苯乙烯、丙烯、苯酚、275℃下的脂肪酸等);用于深井采油时，可承受149℃和420个大气压的苛刻工作条件;用于过热蒸汽密封件时，可在160~170℃的蒸汽介质中长期工作。在单晶硅的生产中，常用氟橡胶密封件以密封高温(300℃)下的特殊介质-三氯氢硅、四氯化硅、砷化镓、三氯化磷、三氯乙烯以及120℃的盐酸等。

在高真空应用方面，当飞行高度在200~300Km时，气压为133×10-6 Pa(10-6mmHg)，氯丁橡胶，丁橡胶、丁基橡胶均可应用;当飞行高度超过643Km时，气压将下降为133×10-7Pa(10-7mmHg)以下，在这种高真空中只有氟橡胶能够应用。一般在高真空或超高真空装置系统使用前，需经过高温烘烤处理，26型、246型氟橡胶能承受200℃~250℃高温老化，因此成为高真空设备及宇宙飞行器中最主要的橡胶材料。

用氟橡胶制造的胶管适用于耐高温、耐油及耐特种介质场合，如用作飞机燃料油、液压油、合成双酯类油、高温热空气、热无机及其它特种介质(如氯化烃及其它氯化物)的输送、导引等。用氟橡胶制成的电线电缆屈挠性好，且有良好的绝缘性。氟橡胶制作的玻璃纤维胶布，能耐300℃的高温和耐化学腐蚀。芳纶布涂氟胶后，可以制作石油化工厂耐高温、耐酸碱类储罐间的连接伸缩管(两端可有金属法兰连接)，可承受高压力、高温度和介质腐蚀，并对两罐的变形伸缩起缓冲减震连接作用。尼龙布涂氟胶后制成的胶布密封袋，作为炼油厂的内浮顶贮罐用软密封件，起到密封、减少油液面的挥发损失等作用。

23型、四丙型氟橡胶主要用作耐酸、耐特殊化学品的腐蚀性密封场合。羟基亚硝基氟橡胶主要用作防护制品和密封制品，以溶液形式作为不燃性涂料，应用于防火电子元件及纯氧中工作的部件。其溶液和液体橡胶可用喷涂、浇注等方法制造许多制品，如宇宙服、手套、管带、球等。也可用作玻璃、金属"濑性体、织物的胶粘剂，制造海绵及接触火箭推进剂(N2O4)的垫圈、"O"型圈、胶囊、阀尹畴各类密封件等。

G型系列氟橡胶制作的密封件具有使用VitonA、B、E等氟橡胶无法达到的耐高温蒸汽性、耐甲醇汽油或含高芳香烃汽油的性能;GLT型氟橡胶、氯化磷橡胶、全氟醚橡胶等更具有宽广的使用温度范围，低温柔软性、弹性密封性等。全氟醚橡胶还具有突出的耐介质腐蚀性，在军工尖端技术中得到广泛应用。

用氟橡胶制成的密封剂-腻子，耐燃料油性能突出，可在200℃左右的油中使用，被用作飞机整体油箱的密封材料。用氟橡胶制得的闭孔海绵，具有耐酸、耐油、宽广使用温度范围和良好的绝缘性，可用作火箭燃料、溶剂、液压油、润滑油及油膏的密封和火箭、导弹的减震材料，耐温达204℃，浸渍氟胶乳液的石棉纤维布，可制成石棉胶板，用于耐高温、耐燃烧和耐化学腐蚀性的场合。

随着汽车工业飞速发展，汽车发动机室的温度增高，改性燃料和强腐蚀性发动机燃油的使用日益普遍，氟橡胶比以往更为广泛地用于汽车的密封材料。

为了提高汽车发动机的功率，节约燃料，保证汽车行驶的安全性，新的燃料喷射系统出现。在此系统中，汽车从油箱流入发动机，然后又返回油箱循环流动，汽油与氧混合会产生氢过氧化物。含有引氢过氧化物的汽油称为"酸性汽油"，它能使多种烃类橡胶软化或硬化。而氟橡胶不会因接触酸性汽油而产生劣化变质。

世界各国每年都制订新的环境保护法规。汽车的总烃排出量受到日益严格的限制，汽车工业越来越难满足这方面的要求。在美国，汽车必须经SHED(密封箱蒸发量测定)试验合格。氟橡胶对烃类的渗透有极优良的阻隔性(表1)，在燃油胶管结构中覆以氟橡胶层，即可减少烃的渗透量。

汽车燃料系统的制品，必须在-40℃~150℃的温度范围功能正常。但是氟橡胶随含氟量的增加耐低温性能劣化(玻璃化温度上升)，为了制造在-40℃下性能正常的制品，需要对耐寒性差的氟橡胶产品进行改进。如今，全氟醚橡胶已经开发上市，有效地改善了氟橡胶的低温性能，但因价格问题还难以大量推广。

汽车行业都密切关注燃料的甲醇化，都急切地开展可能适应任何燃料的FFV(Flexible Fuel Vehicle)的研究，橡胶零件的FFV化尤为迫切。甲醇与汽油混合时，氟橡胶的体积溶胀约为10%左右。但单就甲醇而言，由于氟含量不同，氟橡胶的体积溶胀差别就很大。氟含量高时几乎不发生溶胀，但随着氟含量的降低，在低温区域下的溶胀就变大，尤其在氟含量为66%的情况下体积溶胀将显着增大。这可认为是由于低温下氢键产生的甲醇结合体与氟含量为66%的聚合物的SP值接近所致。

从某种意义上讲，氟橡胶也是随时代的进步与发展而成长的产物。尽管这些材料价格较高，但以其优良的耐磨性、耐油性及其可靠性等，具有较高的实用价值，因此，其用量在逐渐上升也不足为奇。氟化物的开发还有很大的潜力和可能性，期待今后能开发出使用价值更高的氟聚合物。

全氟橡胶

由三个或更多氟橡胶单体聚合而成，单体上所有的氢原子的位置被氟原子取代。其具有杰出的抗高温硬化的性能，又兼具橡胶的弹性和聚四氟乙烯的耐腐蚀性。在-20F-615F范围里，全氟醚 o形圈(密封件)，拉长度和密封性都很好。无论是遇到温度、压力、化学腐蚀或者上述所有的相关情况，的产品都能提供相应的解决难题的方案。全氟醚o形圈(密封件)能耐绝大多数化学品的腐蚀，包括有机酸 、无机酸、碱、酮类、醇类、醛类和燃料。因此，全氟o形圈(密封件)能长期服役于大多数化学和石化流程中。在其它橡胶会膨胀或失效的介质中。o形圈(密封件)不会膨胀或变得易碎，依然保持原有的品质。o形圈安装方便，比金属密封件更能适应不正确的安装，不会造成磨损。它与聚四氟乙烯密封件也不一样，不会出现"冷流性"或者磨损轴。

氟橡胶23，国内俗称1号胶，为偏氟乙烯和三氟氯乙烯共聚物。

氟橡胶26，国内俗称2号胶，杜邦牌号VITON A，为偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物，综合性能优于1号胶。

氟橡胶246，国内俗称3号胶，杜邦牌号VITON B，为偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物，氟含量高于26胶，耐溶剂性能好。

氟橡胶TP，国内俗称四丙胶，旭硝子牌号AFLAS，为四氟乙烯和碳氢丙烯共聚物，耐水蒸汽和耐碱性能优越。

偏氟醚橡胶，杜邦牌号VITON GLT，为偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚、硫化点单体四元共聚物，低温性能优异。

全氟醚橡胶，杜邦牌号KALREZ，耐高温性能优异，氟含量高，耐溶剂性能优异。

氟硅橡胶，低温性能优异，具有一定耐溶剂性能。

氟橡胶生产供应商不止杜邦一家，在中国市场上，进口氟橡胶供应商还有美国3M，日本的大金和欧洲的Solvay。

我们自己国产的有3F、晨光、东岳等等。

氟橡胶主要应用于汽车和机动车行业，由于它的耐高温、耐油和耐介质性能优异，主要是做油封和O型圈。

中国从1958年开始也开发了多种氟橡胶，主要为聚烯烃类氟橡胶，如23型、26型、246型以及亚硝基类氟橡胶;随后又发展了较新品种的四丙氟橡胶、全氟醚橡胶、氟化磷橡胶。这些氟橡胶品种都首先以航空、航天等国防军工配套需要出发，逐步推广应用到民用工业部门。