氟橡胶配方技术探讨

姜威

摘要：氟橡胶具有高度的化学稳定性，是目前所有弹性体中耐介质性能最好的一种。同时，氟橡胶由于含有一些特殊结构而使其具有其他橡胶不可比拟的优异性能，如优异的耐化学药品性能、耐高温性能和良好的物理力学性能等，它广泛用于汽车、化工、机械、航空航天等部门，并起着十分重要的作用。另外，还已应用于现代航空、导弹、舰艇、原予能等尖端技术。

关键词：氟橡胶;配方;化学;技术

氟橡胶是主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。目前有两个主要的原因迫使人们从事氟橡胶与其他聚合物的并用，一是氟橡胶价格昂贵，二是氟橡胶的耐寒性能差。近年来，随着科学技术的不断发展，氟橡胶的需求量迅速增长。特别在需要耐热材料的节能、小型化装置方面，氟橡胶也是一种重要的功能性材料。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，广泛用于汽车、造船、化学、石油、机械等工业领域。

一、氟橡胶配方技术

（一）生胶。作为一种合成橡胶，氟像胶具有卓越的耐化学品、耐油、耐温性能，长期使用温度达200℃以上。氟橡胶从化学结构上具有高氟含量，强C-F键，无不饱和键等特点，从而具有杰出的耐温性和优异的耐油性。因品种的不同，生胶的分子结构和其它性能也有所差别，对低温耐寒性也有比较大的影响。国产氟橡胶和国外的氟橡胶的性能基本相同，只是加工性能存在一定的差异。国产胶的加工性能较差，主要是门尼粘度有较高情况，在一定程度下影响胶料的加工流动性。生胶一般由偏氟乙烯和六氟丙烯两元共聚物组成，化学含量约66%。产品外观形态为白色或浅色无味半透明胶片。广泛应用于工业领域，用作O型圈、V型圈、垫片，以及其他形式的静密封和动密封。

（二）吸酸剂。吸酸剂是为了解决氟橡胶加工过程中产生氟化氢对金属的腐蚀和污染，使硫化反应顺利进行。一般采用MgO、CaO、二盐基亚磷酸铅。吸酸剂活性氧化镁对氟橡胶的硫化性能无影响，撕裂、老化、耐油性能基本保持不变，但随着活性氧化镁用量的增加，压缩永久变形变差。吸酸剂用量的增加在导致交联密度提高的同时带来更多的不饱和基团，如C=C和C=O等会影响后续使用性能的稳定性。随着活性氧化镁用量的增加，压缩永久变形变差;随着吸酸剂氢氧化钙用量的增加，橡胶的硫化性能变差，撕裂性能变好，老化、压缩永久变形、耐油性能基本保持不变。硫化后过量不饱和键的存在不利于制品在压缩过程后的形变恢复，从而导致压缩永久形变增加。

（三）硫化剂。氟橡胶在未加入填充剂时其硫化胶即具有较高的强度，补强填充体系虽对它有一定的补强作用，但主要是为了达到改进工艺性能，提高制品的耐热性，硬度。要根据制品的具体使用环境确定胶料的物化指标和应许波动范围。同时，按照性能要求，根据工程师的经验确定出合适的胶料，设计出适合自己设备、模具的生产工艺条件。在胶料的配合中加入酸接受体（即吸酸剂），以便有效地中和氟橡胶硫化过程中析出的氟化氢。氟化氢或氯化氢的存在会妨碍橡胶进一步的交联并能严重腐蚀设备，由于吸酸剂能促进硫化交联密度的提高，赋予硫化胶较好的热稳定性。此外，并用也能改进胶料的工艺性能，掺用的组分不仅可以是不含氟的橡胶（如丙烯酸酯橡胶、硅橡胶等），而且可以是与主体氟橡胶结构不同的氟聚合物。

（四）促进剂。在氟橡胶的加工中，已出现过氟蜡、低分子聚乙烯、硬脂酸锌、Ws280、棕榈蜡、模特丽935等新的加工助剂。在不影响胶料性能发挥的前提下，改善氟橡胶的混炼工艺，防止焦烧，改进胶料的流动性和压出性能，并能在加工中防止粘辊、粘模，起到外脱模剂的作用。它是在不影响胶料性能发挥的前提下，改善氟橡胶的混炼工艺，防止焦烧，改进胶料的流動性和压出性能，并能在加工中防止粘辊、粘模，起到外脱模剂的作用。

二、氟橡胶相关制作方法

（一）粉末氟橡胶及制备方法。氟橡胶混炼胶配方中严禁使用各种金属粉末填料，如铝粉等，因为含金属粉末填料的混炼胶在升温时会使氟橡胶剧烈分解。随着橡胶工业的发展，粉末橡胶以其独特的加工性能和大幅降低加工成本的优势，逐渐受到重视和商业性开发。粉末氟橡胶是粉末形式的氟弹性体，可用作聚合物加工助剂。它可加入到聚烯烃中，如高密度聚乙烯（HDPE），线性低密度聚乙烯（LLDPE、LLDPE）和聚丙烯等，以改善其加工性能。其特征是它是由下述重量比的成份组成，（氟橡胶含量为24%-27%）氟橡胶乳液85%-97%，滑石粉4%-9%，氯化钙3%-7%组成，其制备方法是将氟橡胶乳液与滑石粉搅拌6分钟，加入氯化钙后搅拌8分钟，水洗后在70度130度温度下烘干。

（二）四丙氟橡胶加工方法。四丙氟橡胶是四氟乙烯与丙烯通过乳液聚合生成的共聚物。四丙氟橡胶可在200℃下连续使用，最高使用温度可达230℃。四丙氟橡胶在200℃下连续使用寿命可达2年。四丙氟橡胶在耐烃类燃油和耐磷酸酯介质方面，如润滑油，及含强腐蚀剂添加剂的发动机燃油，喷气燃油，火箭燃料，都优于其它类型的的橡胶。耐高浓度的酸碱，耐强氧化剂，性能优异，耐热水和高压蒸汽。电绝缘性能优良，透气性小，不粘，无毒无味，机械性能良好。可以制成板材、垫圈、胶管、胶辊、密封圈、阀片、隔膜，特别用于碱性和水蒸气环境中的橡胶密封制品。

三、结束语

氟橡胶配方设计的目的是按照客户对橡胶制品的物理及化学性能要求，设计出橡胶材料助剂配合的最佳比例，从而生产出尺寸合理、性能卓越和物化性能极佳的橡胶制品。近年来，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闭材料。因此，我们要加强对氟橡胶配方工艺的研究，使其具有良好的使用性能，更好的服务于我国的汽车、航空的各项领域。