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氟橡膠是指主鏈或側(cè)鏈的碳原子上含有氟原子的一種合成高分子彈性體，它不僅具有較好的力學(xué)性能，而且有很高的耐高溫、耐油及耐多種化學(xué)藥品侵蝕的特性，綜合性能特別優(yōu)異，所以它的應(yīng)用范圍廣泛，尤其大量用于特殊密封制品的生產(chǎn)，是現(xiàn)代航空、導(dǎo)彈、火箭，宇宙航行等科學(xué)技術(shù)及其他工業(yè)（如汽車）方面不可缺少的材料。

1、氟橡膠的結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用領(lǐng)域

由于聚烯烴類氟橡膠（26 型氟橡膠，23 型氟橡）和亞硝基氟橡膠中，主鏈上都沒有不飽和的C＝C 鍵結(jié)構(gòu)。減少了由于氧化和熱解作用在主鏈上產(chǎn)生降解、斷鏈的可能。偏氟乙烯中亞甲基基團(tuán)對聚合物鏈的柔軟性起著相當(dāng)重要的作用，例如氟橡膠23-21 和氟橡膠23-11 是分別由偏氟乙烯和三氟氯乙烯按7 ∶3 和5 ∶5 的比例組成，顯然，前者比后者柔軟。

無論是偏氟乙烯和三氟氯乙烯，或者前者和六氟丙烯的共聚物以及它們和四氟乙烯的三聚物，都可以是以晶態(tài)為主或無定形態(tài)為主。這取決于當(dāng)一個單體為共聚物的主要鏈段時，另一個單體介入的含量。電子衍射研究指出，在偏氟乙烯鏈段中六氟丙烯摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)7％，或者在三氟氯乙烯的鏈段中偏氟乙烯的摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)16％時，這兩種共聚物仍具有和其相當(dāng)?shù)木畚锏木w結(jié)構(gòu)。但是，當(dāng)前者的六氟丙烯摩爾分?jǐn)?shù)增加到15％以上，或者后者的偏氟乙烯摩爾分?jǐn)?shù)增加到25％以上時，晶格就被大幅度破壞，導(dǎo)致它們具有橡膠性能為主的無定形結(jié)構(gòu)。這是由于第二單體引入量的增加，破壞了其原有分子鏈的規(guī)整性。氟橡膠可以與丁腈橡膠、丙烯酸酯橡膠、乙丙橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠等并用，以降低成本，改善物理機(jī)械性能和工藝性能。

最早的氟橡膠為1948 年美國DuPont 公司試制出的聚-2-氟代-1，3-丁二烯及其與苯乙烯、丙烯等的共聚體，其性能并不比氯丁橡膠、丁橡膠突出，而且價格昂貴，沒有實際工業(yè)價值。20世紀(jì)50 年代后期，美國Thiokol 公司開發(fā)了一種低溫性能好、耐強(qiáng)氧化劑（N2O4）的二元亞硝基氟橡膠。氟橡膠開始進(jìn)入實際工業(yè)應(yīng)用。中國從1958 年開始也開發(fā)了多種氟橡膠，主要為聚烯烴類氟橡膠，如23 型、26 型、246 型以及亞硝基類氟橡膠；隨后又發(fā)展了較新品種的四丙氟橡膠、全氟醚橡膠、氟化磷橡膠。這些氟橡膠品種都首先以航空、航天等國防軍工配套需要出發(fā)，逐步推廣應(yīng)用到民用工業(yè)部門，已應(yīng)用于現(xiàn)代航空、導(dǎo)彈、火箭、宇宙航行、艦艇、原子能等技術(shù)及汽車、造船、化學(xué)、石油、電訊、儀器、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域。

氟橡膠在日常生活中的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，譬如在汽車配件、航空與航天領(lǐng)域、機(jī)械密封、泵、反應(yīng)器、攪拌器、壓縮機(jī)外殼、閥、各類儀表和其它設(shè)備上用作閥座、閥桿的填料，隔膜和墊片，以及在橡膠板行業(yè)、半導(dǎo)體制造行業(yè)和食品與制藥等行業(yè)都很發(fā)揮其作用。

隨著無鉛汽油和電噴裝置等在汽車上使用，燃油膠管的結(jié)構(gòu)和材料變化很大，內(nèi)膠層已用氟橡膠來代替丁腈橡膠，為了降低燃油滲透和進(jìn)一步改進(jìn)耐熱性，內(nèi)膠層多采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，即由氟橡膠和氯醇橡膠或丙烯酸酯橡膠組成，由于氟橡膠價格比較昂貴，因此氟橡膠層比較薄，厚度約為0.2～0.7 mm。這種結(jié)構(gòu)燃油膠管已成為國外的主流產(chǎn)品。我國也已開發(fā)出這種氟橡膠為內(nèi)層的膠管，并在桑塔納、奧迪、捷達(dá)、富康等型號的轎車上使用。在技術(shù)含量較高的汽車發(fā)動機(jī)、變速箱、汽門油封方面，所選用的材料主要是氟橡膠、氫化丁腈橡膠等。

氟橡膠和硅橡膠復(fù)合油封已成為最常用的發(fā)動機(jī)曲軸油封。裝卸車液壓系統(tǒng)和大型裝卸車液壓系統(tǒng)連續(xù)工作時間長，油溫及機(jī)件溫度上升很快，普通橡膠不能滿足其工作要求，而氟橡膠制品憑其優(yōu)良的耐溫性能，能滿足各種苛刻的技術(shù)要求。伴隨著汽車工業(yè)對可靠性、安全性等要求的不斷提升，氟橡膠在汽車行業(yè)中的需求量也呈現(xiàn)出迅速增長趨勢。

除汽車工業(yè)應(yīng)用以外，氟橡膠密封件被應(yīng)用在鉆井機(jī)械、煉油設(shè)備、天然氣以及電廠脫硫裝置上，可以同時承受高溫、高壓、油類和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)等苛刻條件；在化工生產(chǎn)中氟橡膠密封件被用在泵、設(shè)備容器之中，用于密封無機(jī)酸、有機(jī)物等化學(xué)物質(zhì)。在石油和化學(xué)工業(yè)中氟橡膠密封產(chǎn)品用于機(jī)械密封、泵、反應(yīng)器、攪拌器、壓縮機(jī)外殼、閥、各類儀表和其它設(shè)備上，如通常用作閥座、閥桿的填料，隔膜和墊片。氟橡膠更是現(xiàn)代航空、導(dǎo)彈、火箭、宇宙航行、艦艇、原子能等科學(xué)技術(shù)不可缺少的高性能材料之一，近些年在航空和航天領(lǐng)域中，氟橡膠新產(chǎn)品不斷地開發(fā)出來。

 2、氟橡膠的主要性能

氟橡膠具有獨特的性能，其硫化膠各項性能分別敘述如下。

（1）耐腐蝕性性能：氟橡膠具有best的耐腐蝕性能。一般說來它對有機(jī)液體（燃料油、溶劑、液壓介質(zhì)等）、濃酸（硝酸、硫酸、鹽酸）、高濃度過氧化氫和其他強(qiáng)氧化劑作用的穩(wěn)定性方面，均優(yōu)于其他各種橡膠。

（2）耐溶脹性能：氟橡膠具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性，是目前所有彈性體中耐介質(zhì)性能best的一種。26 型氟橡膠耐石油基油類、雙酯類油、硅醚類油、硅酸類油，耐無機(jī)酸，耐多數(shù)的有機(jī)、無機(jī)溶劑、藥品等，僅不耐低分子的酮、醚、酯，不耐胺、氨、氫氟酸、氯磺酸、磷酸類液壓油。23 型氟膠的介質(zhì)性能與26 型相似，且更有獨特之處，它耐強(qiáng)氧化性的無機(jī)酸如發(fā)煙硝酸、濃硫酸性能比26 型好，在室溫下98%的HNO3中浸漬27 天它的體積膨脹僅為13%～15%。

（3）耐熱和耐高溫性能：在耐老化方面氟橡膠可以和硅橡膠相媲美，優(yōu)于其他橡膠。26 型氟橡膠可在250 ℃下長期工作，在300 ℃下短期工作，23 型氟橡膠經(jīng)200 ℃×1 000 h 老化后仍具有較高的強(qiáng)力，也能承受250 ℃短期高溫的作用。四丙氟橡膠的熱分解溫度在400 ℃以上，能在230 ℃下長期工作。氟橡膠在不同溫度下性能變化大于硅橡膠和通用的丁基橡膠，其拉伸強(qiáng)度和硬度均隨溫度的升高而明顯下降，其中拉伸強(qiáng)度的變化特點是：在150 ℃以下，隨溫度的升高而迅速降低，在150～260 ℃之間，則隨溫度的升高而下降較慢。

氟橡膠的耐高溫性能和硅橡膠一樣，可以說是目前彈性體中best的。26-41 氟膠在250 ℃下可長期使用，300 ℃下短期使用；246 氟膠耐熱比26-41 還好。在300 ℃×100 h 空氣熱老化后的26-41 的物性與300 ℃×100 h 熱空氣老化后246 型的性能相當(dāng)，其扯斷伸長率可保持在100%左右，硬度90～95 度。246 型在350 ℃熱空氣老化16 h之后保持良好彈性，在400 ℃熱空氣老化110 min之后保持良好彈性，在400 ℃熱空氣老化110 min之后，含有噴霧炭黑、熱裂法炭黑或碳纖維的膠料伸長率上升約1 ／2～1 ／3，強(qiáng)度下降1 ／2 左右，仍保持良好的彈性。23-11 型氟膠可以在200 ℃下長期使用，250 ℃下短期使用。

（4）耐低溫性能：氟橡膠的低溫性能不好，這是由于其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)所致，如23-11 型的Tg ＞0 ℃。實際使用的氟橡膠低溫性能通常用脆性溫度及壓縮耐寒系數(shù)來表示。膠料的配方以及產(chǎn)品的形狀（如厚度）對脆性溫度影響都比較大，如配方中填料量增加則脆性溫度敏感地變壞，制品的厚度增加，脆性混同度也敏感地變壞。氟橡膠的耐低溫性能一般它能保持彈性的極限溫度為-15～20 ℃。隨著溫度的降低，它的拉伸強(qiáng)度變大，在低溫下顯得強(qiáng)韌。當(dāng)用作密封件時，往往會出現(xiàn)低溫密封滲漏問題。其脆性溫度隨試樣厚度而變化。例如26 型氟橡膠在厚度為1.87 mm時，其脆性溫度是-45 ℃，厚度為0.63 mm 時是-53 ℃，厚度為0.25 mm 時是-69 ℃。它的標(biāo)準(zhǔn)試樣26 型氟橡膠的脆性溫度是-25～-30 ℃，246 型氟橡膠的脆性溫度為-30～－40 ℃，23 型氟橡膠的脆性溫度為-45～－60 ℃。

（5）耐過熱水與蒸汽的性能：氟橡膠對熱水作用的穩(wěn)定性不僅取決于本體材料，而且決定于膠料的配合。對氟橡膠來說，這種性能主要取決于它的硫化體系。過氧化物硫化體系比胺類、雙酚AF 類硫化體系為佳。26 型氟橡膠采用胺類硫化體系的膠料性能較一般合成橡膠如乙丙橡膠、丁基橡膠還差。

（6）壓縮變形性能：氟橡膠用于高溫下的密封中壓縮變形是它的關(guān)鍵性能。維通型氟橡膠所以得到極其廣泛的應(yīng)用是與它的壓縮變形的改進(jìn)分不開的。它是作為密封制品必須控制的一個重要性能。26 型氟橡膠的壓縮變形性能較其他氟橡膠都好，這是它之所以獲得廣泛應(yīng)用的原因之一。在200～300 ℃的溫度范圍內(nèi)其壓縮變形顯得很大。但在20 世紀(jì)70 年代美國DuPont 公司對其進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)展了一種低壓縮變形膠料（Viton E-60C），它是從生膠品種（Viton A 改進(jìn)為Viton E－60）和硫化體系選擇上（從胺類硫化改進(jìn)為雙酚AF 硫化）進(jìn)行改進(jìn)的，這就使氟橡膠在200 ℃高溫下長期密封時的壓縮變形性較好，氟橡膠在149 ℃長期存放的條件下，其密封保持率在各類橡膠中處于best的地位。

（7）耐氣候老化和耐臭氧性能：氟橡膠具有極好的耐天候老化性，耐臭氧性能。據(jù)報道，DuPont 開發(fā)的VitonA 在自然存放10 年之后性能仍然令人滿意，在臭氧體積分?jǐn)?shù)為0.01%的空氣中經(jīng)45 天作用沒有明顯龜裂。23 型氟橡膠的耐天候老化、耐臭氧性能也極好。

（8）機(jī)械性能：氟橡膠一般具有較高的拉伸強(qiáng)度和硬度，但彈性較差。26 型氟橡膠一般配合的強(qiáng)力在10～20 MPa 之間，扯斷伸長率在150～350%之間，抗撕裂強(qiáng)度在3～4 kN ／m 之間。23 型氟橡膠強(qiáng)力在15.0～25 MPa 之間，伸長率在200%～600%，抗撕裂強(qiáng)度在2～7 MPa 之間。一般地，氟橡膠在高溫下的壓縮變形大，但是如果以相同條件比較，如從150 ℃下的同等時間的壓縮變形來看，丁和氯丁橡膠均比26 型氟膠要大，26 型氟橡膠在200 ℃×24 h 下的壓縮變形相當(dāng)于丁橡膠在150 ℃×24 h 的壓縮變形。

（9）電性能：氟橡膠的電絕緣性能不是太好，只適于低頻低壓下使用。溫度對它的電性能影響很大，從24 ℃升到184 ℃時，其絕緣電阻下降35 000 倍。26 型氟橡膠的電絕緣性能不是太好，只適于低頻，低電壓場合應(yīng)用。溫度對其電性能影響很大，即隨溫度升高，絕緣電阻明顯下降，因此，氟橡膠不能作為高溫下使用的絕緣材。填料種類和用量對電性能影響較大，沉淀碳酸鈣賦予硫化膠較高的電性能，其他填料則稍差，填料的用量增加，電性能則隨之下降。

（10）耐高真空性能：氟橡膠具有best的耐真空性能。這是由于氟橡膠在高溫、高真空條件下具有較小的放氣率和極小的氣體揮發(fā)量。26 型、246 型氟橡膠能夠應(yīng)用于133×l0-9～133×10-10 Pa 的超高真空場合，是宇宙飛行器中的重要橡膠材料。氟橡膠的氣透性是橡膠中較低的，與丁基橡膠、丁腈橡膠相近。填料的加入能使硫化膠的氣透性變小，其中硫酸鋇的效果較中粒子熱裂法炭黑（MT）顯著。氟橡膠的氣透性隨溫度升高而增大，氣體在氟橡膠中的溶解度較大，但擴(kuò)散速度則很小，這有利于在真空條件下應(yīng)用。氟橡膠對氣體的溶解度比較大，但擴(kuò)散速度卻比較小，所以總體表現(xiàn)出來的透氣性也小。據(jù)報道，26 型氟橡膠在30 ℃下對于氧、氮、氦、二氧化碳?xì)怏w的透氣性和丁基橡膠、丁橡膠相當(dāng)，比氯丁膠、天然橡膠要好。在氟橡膠中，填料的加入，充填了橡膠內(nèi)部的空隙，從而使硫化膠的氣透性變小，這對于真空密封是很有利的。

（11）耐燃性能：橡膠的耐燃性取決于分子結(jié)構(gòu)中鹵素的含量。鹵素含量愈多，耐燃性愈好。氟橡膠與火焰接觸能夠燃燒，但離開火焰后就自動熄滅，所以氟橡膠屬于自熄型橡膠。

（12）耐輻射性能：氟橡膠是屬于耐中等劑量輻射的材料。高能射線的輻射作用能引起氟橡膠產(chǎn)生裂解和結(jié)構(gòu)化。氟橡膠的耐輻射性能是彈性體中比較差的一種，26 型橡膠輻射作用后表現(xiàn)為交聯(lián)效應(yīng)，23 型氟橡膠則表現(xiàn)為裂解效應(yīng)。246 型氟橡膠在空氣中常溫輻射在5×107 侖的劑量下性能劇烈變化，在1×107 侖條件下硬度增加1～3，強(qiáng)度下降20%以下，伸長率下降30%～50%。所以，一般認(rèn)為246 型氟橡膠可以耐1×107 侖，極限為5×107 侖。