氟橡膠特性及用(yòng)途
氟橡膠是指主鏈或側鏈的碳原子含有(yǒu)氟原子、并能(néng)進行硫化的一類合成高分(fēn)子彈性體(tǐ)。這種彈性體(tǐ)，由于自身組成和結構上的特點，具(jù)有(yǒu)許多(duō)優異的性能(néng)，因此是一種優良的彈性工(gōng)程材料。廣泛地應用(yòng)于航空、汽車(chē)、造船、機械、化工(gōng)、輕工(gōng)等工(gōng)業部門關鍵性的部位上。
特性：高度的耐熱性、優良的化學(xué)惰性，很(hěn)好的物(wù)理(lǐ)機械性能(néng)（包括耐磨）、對大氣的突出的穩定性、滿意的介電(diàn)性能(néng)和不燃性，它是目前正在使用(yòng)的彈性體(tǐ)中(zhōng)最耐熱、最耐化學(xué)品的一種。它具(jù)備了聚四氟乙烯因機械密封性差和一般橡膠不耐腐蝕的特殊性能(néng)。
品種：氟橡26B、G、氟橡膠246G、B、氟橡膠TP，各種規格的骨架油封、“O”型圈及其它密封件。
氟橡膠具(jù)有(yǒu)耐高溫、耐油及耐多(duō)種化學(xué)藥品侵蝕的特性，是現代航空、導彈、火箭、宇宙航行等尖端科(kē)學(xué)技(jì )術不可(kě)缺少的材料。近年，随着汽車(chē)工(gōng)業對可(kě)靠性、安(ān)全性等要求的不斷提升，氟橡膠在汽車(chē)中(zhōng)的用(yòng)量也迅速增長(cháng)。氟橡膠（fluororubber）是指主鏈或側鏈的碳原子上含有(yǒu)氟原子的合成高分(fēn)子彈性體(tǐ)。最早的氟橡膠為(wèi)1948年美國(guó)DuPont公(gōng)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(tǐ)，但性能(néng)并不比氯丁橡膠、丁橡膠突出，而且價格昂貴，沒有(yǒu)實際工(gōng)業價值。
氟橡膠具(jù)有(yǒu)耐高溫、耐油及耐多(duō)種化學(xué)藥品侵蝕的特性，是現代航空、導彈、火箭、宇宙航行等尖端科(kē)學(xué)技(jì )術不可(kě)缺少的材料。近年，随着汽車(chē)工(gōng)業對可(kě)靠性、安(ān)全性等要求的不斷提升，氟橡膠在汽車(chē)中(zhōng)的用(yòng)量也迅速增長(cháng)。
氟橡膠（fluororubber）是指主鏈或側鏈的碳原子上含有(yǒu)氟原子的合成高分(fēn)子彈性體(tǐ)。最早的氟橡膠為(wèi)1948年美國(guó)DuPont公(gōng)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(tǐ)，但性能(néng)并不比氯丁橡膠、丁橡膠突出，而且價格昂貴，沒有(yǒu)實際工(gōng)業價值。50年代後期，美國(guó)Thiokol公(gōng)司開發了一種低溫性好，耐強氧化劑（N2O4）的二元亞硝基氟橡膠，氟橡膠開始進入實際工(gōng)業應用(yòng)。此後，随着技(jì )術進步，各種新(xīn)型氟橡膠不斷開發出來。
中(zhōng)國(guó)從1958年開始也開發了多(duō)種氟橡膠，主要為(wèi)聚烯烴類氟橡膠，如23型、26型、246型以及亞硝基類氟橡膠；随後又(yòu)發展了較新(xīn)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(guó)防軍工(gōng)配套需要出發，逐步推廣應用(yòng)到民(mín)用(yòng)工(gōng)業部門。
主要性能(néng)
化學(xué)穩定性佳
氟橡膠具(jù)有(yǒu)高度的化學(xué)穩定性，是目前所有(yǒu)彈性體(tǐ)中(zhōng)耐介質(zhì)性能(néng)最好的一種。26型氟橡膠耐石油基油類、雙酯類油、矽醚類油、矽酸類油，耐無機酸，耐多(duō)數的有(yǒu)機、無機溶劑、藥品等，僅不耐低分(fēn)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(néng)與26型相似，且更有(yǒu)獨特之處，它耐強氧化性的無機酸如發煙硝酸、濃硫酸性能(néng)比26型好，在室溫下98%的HNO3中(zhōng)浸漬27天它的體(tǐ)積膨脹僅為(wèi)13%~15%。
耐高溫性優異
氟橡膠的耐高溫性能(néng)和矽橡膠一樣，可(kě)以說是目前彈性體(tǐ)中(zhōng)最好的。26-41氟膠在250℃下可(kě)長(cháng)期使用(yòng)，300℃下短期使用(yòng)；246氟膠耐熱比26-41還好。在300℃×100小(xiǎo)時空氣熱老化後的26-41的物(wù)性與300℃×100小(xiǎo)時熱空氣老化後246型的性能(néng)相當，其扯斷伸長(cháng)率可(kě)保持在100%左右，硬度90~95度。246型在350℃熱空氣老化16小(xiǎo)時之後保持良好彈性，在400℃熱空氣老化110分(fēn)鍾之後保持良好彈性，在400℃熱空氣老化110分(fēn)鍾之後，含有(yǒu)噴霧炭黑、熱裂法炭黑或碳纖維的膠料伸長(cháng)率上升約1/2~1/3，強度下降1/2左右，仍保持良好的彈性。23-11型氟膠可(kě)以在200℃下長(cháng)期使用(yòng)，250℃下短期使用(yòng)。
耐老化性能(néng)好
氟橡膠具(jù)有(yǒu)極好的耐天候老化性能(néng)，耐臭氧性能(néng)。據報導，DuPont開發的VitonA在自然存放十年之後性能(néng)仍然令人滿意，在臭氧濃度為(wèi)0.01%的空氣中(zhōng)經45天作(zuò)用(yòng)沒有(yǒu)明顯龜裂。23型氟橡膠的耐天候老化、耐臭氧性能(néng)也極好。
真空性能(néng)極佳
26型氟橡膠具(jù)有(yǒu)極好的真空性能(néng)。246氟橡膠基本配方的硫化膠真空放氣率僅為(wèi)37×10-6乇升/秒(miǎo)．厘米2。246型氟橡膠已成功應用(yòng)在10-9乇的真空條件下。
機械性能(néng)優良
氟橡膠具(jù)有(yǒu)優良的物(wù)理(lǐ)機械性能(néng)。26型氟橡膠一般配合的強力在10~20MPa之間，扯斷伸長(cháng)率在150~350%之間，抗撕裂強度在3~4KN/m之間。23型氟橡膠強力在15.0~25MPa之間，伸長(cháng)率在200%~600%，抗撕裂強度在2~7MPa之間。一般地，氟橡膠在高溫下的壓縮永久變形大，但是如果以相同條件比較，如從150℃下的同等時間的壓縮永久變形來看，丁和氯丁
橡膠均比26型氟膠要大，26型氟橡膠在200℃×24小(xiǎo)時下的壓縮變形相當于丁橡膠在150℃×24小(xiǎo)時的壓縮變形。
電(diàn)性能(néng)較好
23型氟橡膠的電(diàn)性能(néng)較好，吸濕性比其他(tā)彈性體(tǐ)低，可(kě)作(zuò)為(wèi)較好的電(diàn)絕緣材料。26型橡膠可(kě)在低頻低壓下使用(yòng)。
透氣性小(xiǎo)
氟橡膠對氣體(tǐ)的溶解度比較大，但擴散速度卻比較小(xiǎo)，所以總體(tǐ)表現出來的透氣性也小(xiǎo)。據報導，26型氟橡膠在30℃下對于氧、氮、氦、二氧化碳氣體(tǐ)的透氣性和丁基橡膠、丁橡膠相當，比氯丁膠、天然橡膠要好。
低溫性能(néng)不好
氟橡膠的低溫性能(néng)不好，這是由于其本身的化學(xué)結構所緻，如23-11型的Tg＞0℃。實際使用(yòng)的氟橡膠低溫性能(néng)通常用(yòng)脆性溫度及壓縮耐寒系數來表示。膠料的配方以及産(chǎn)品的形狀（如厚度）對脆性溫度影響都比較大，如配方中(zhōng)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。
耐輻射性能(néng)較差
氟橡膠的耐輻射性能(néng)是彈性體(tǐ)中(zhōng)比較差的一種，26型橡膠輻射作(zuò)用(yòng)後表現為(wèi)交聯效應，23型氟橡膠則表現為(wèi)裂解效應。246型氟橡膠在空氣中(zhōng)常溫輻射在5×107侖的劑量下性能(néng)劇烈變化，在1×107侖條件下硬度增加1~3度，強度下降20%以下，伸長(cháng)率下降30%~50%，所以一般認為(wèi)246型氟橡膠可(kě)以耐1×107侖，極限為(wèi)5×107侖。
重點應用(yòng)
由于氟橡膠具(jù)有(yǒu)耐高溫、耐油、耐高真空及耐酸鹼、耐多(duō)種化學(xué)藥品的特點，已應用(yòng)于現代航空、導彈、火箭、宇宙航行、艦艇、原子能(néng)等尖端技(jì )術及汽車(chē)、造船、化學(xué)、石油、電(diàn)訊、儀儀、機械等工(gōng)業領域。
典型應用(yòng)
氟橡膠密封件，用(yòng)于發動機的密封時，可(kě)在200℃~250℃下長(cháng)期工(gōng)作(zuò)，在300并下短期工(gōng)作(zuò)，其工(gōng)作(zuò)壽命可(kě)與發動機返修壽命相同，達1000~5000飛行小(xiǎo)時（時間5~10年）；用(yòng)于化學(xué)工(gōng)業時，可(kě)密封無機酸（如140℃下的67%的硫酸、70℃的濃鹽酸，并℃下30%的硝酸），有(yǒu)機溶劑（如氯代烴、苯、高芳烴汽油）及其它有(yǒu)機物(wù)（如丁二烯、苯乙烯、丙烯、苯酚、275℃下的脂肪酸等）；用(yòng)于深井采油時，可(kě)承受149℃和420個大氣壓的苛刻工(gōng)作(zuò)條件；用(yòng)于過熱蒸汽密封件時，可(kě)在160~170℃的蒸汽介質(zhì)中(zhōng)長(cháng)期工(gōng)作(zuò)。在單晶矽的生産(chǎn)中(zhōng)，常用(yòng)氟橡膠密封件以密封高溫（300℃）下的特殊介質(zhì)—三氯氫矽、四氯化矽、砷化镓、三氯化磷、三氯乙烯以及120℃的鹽酸等。
在高真空應用(yòng)方面，當飛行高度在200~300Km時，氣壓為(wèi)133×10-6 Pa（10-6mmHg），氯丁橡膠，丁橡膠、丁基橡膠均可(kě)應用(yòng)；當飛行高度超過643Km時，氣壓将下降為(wèi)133×10-7Pa（10-7mmHg）以下，在這種高真空中(zhōng)隻有(yǒu)氟橡膠能(néng)夠應用(yòng)。一般在高真空或超高真空裝(zhuāng)置系統使用(yòng)前，需經過高溫烘烤處理(lǐ)，26型、246型氟橡膠能(néng)承受200℃~250℃高溫老化，因此成為(wèi)高真空設備及宇宙飛行器中(zhōng)最主要的橡膠材料。
用(yòng)氟橡膠制造的膠管适用(yòng)于耐高溫、耐油及耐特種介質(zhì)場合，如用(yòng)作(zuò)飛機燃料油、液壓油、合成雙酯類油、高溫熱空氣、熱無機及其它特種介質(zhì)（如氯化烴及其它氯化物(wù)）的輸送、導引等。用(yòng)氟橡膠制成的電(diàn)線(xiàn)電(diàn)纜屈撓性好，且有(yǒu)良好的絕緣性。氟橡膠制作(zuò)的玻璃纖維膠布，能(néng)耐300℃的高溫和耐化學(xué)腐蝕。芳綸布塗氟膠後，可(kě)以制作(zuò)石油化工(gōng)廠耐高溫、耐酸鹼類儲罐間的連接伸縮管（兩端可(kě)有(yǒu)金屬法蘭連接），可(kě)承受高壓力、高溫度和介質(zhì)腐蝕，并對兩罐的變形伸縮起緩沖減震連接作(zuò)用(yòng)。尼龍布塗氟膠後制成的膠布密封袋，作(zuò)為(wèi)煉油廠的内浮頂貯罐用(yòng)軟密封件，起到密封、減少油液面的揮發損失等作(zuò)用(yòng)。
23型、四丙型氟橡膠主要用(yòng)作(zuò)耐酸、耐特殊化學(xué)品的腐蝕性密封場合。羟基亞硝基氟橡膠主要用(yòng)作(zuò)防護制品和密封制品，以溶液形式作(zuò)為(wèi)不燃性塗料，應用(yòng)于防火電(diàn)子元件及純氧中(zhōng)工(gōng)作(zuò)的部件。其溶液和液體(tǐ)橡膠可(kě)用(yòng)噴塗、澆注等方法制造許多(duō)制品，如宇宙服、手套、管帶、球等。也可(kě)用(yòng)作(zuò)玻璃、金屬”濑性體(tǐ)、織物(wù)的膠粘劑，制造海綿及接觸火箭推進劑（N2O4）的墊圈、“O”型圈、膠囊、閥尹疇各類密封件等。
G型系列氟橡膠制作(zuò)的密封件具(jù)有(yǒu)使用(yòng)VitonA、B、E等氟橡膠無法達到的耐高溫蒸汽性、耐甲醇汽油或含高芳香烴汽油的性能(néng)；GLT型氟橡膠、氯化磷橡膠、全氟醚橡膠等更具(jù)有(yǒu)寬廣的使用(yòng)溫度範圍，低溫柔軟性、彈性密封性等。全氟醚橡膠還具(jù)有(yǒu)突出的耐介質(zhì)腐蝕性，在軍工(gōng)尖端技(jì )術中(zhōng)得到廣泛應用(yòng)。
用(yòng)氟橡膠制成的密封劑—膩子，耐燃料油性能(néng)突出，可(kě)在200℃左右的油中(zhōng)使用(yòng)，被用(yòng)作(zuò)飛機整體(tǐ)油箱的密封材料。用(yòng)氟橡膠制得的閉孔海綿，具(jù)有(yǒu)耐酸、耐油、寬廣使用(yòng)溫度範圍和良好的絕緣性，可(kě)用(yòng)作(zuò)火箭燃料、溶劑、液壓油、潤滑油及油膏的密封和火箭、導彈的減震材料，耐溫達204℃，浸漬氟膠乳液的石棉纖維布，可(kě)制成石棉膠闆，用(yòng)于耐高溫、耐燃燒和耐化學(xué)腐蝕性的場合。
汽車(chē)工(gōng)業
近年來，随着汽車(chē)工(gōng)業飛速發展，汽車(chē)發動機室的溫度增高，改性燃料和強腐蝕性發動機燃油的使用(yòng)日益普遍，氟橡膠比以往更為(wèi)廣泛地用(yòng)于汽車(chē)的密封材料。
為(wèi)了提高汽車(chē)發動機的功率，節約燃料，保證汽車(chē)行駛的安(ān)全性，新(xīn)的燃料噴射系統出現。在此系統中(zhōng)，汽車(chē)從油箱流入發動機，然後又(yòu)返回油箱循環流動，汽油與氧混合會産(chǎn)生氫過氧化物(wù)。含有(yǒu)引氫過氧化物(wù)的汽油稱為(wèi)“酸性汽油”，它能(néng)使多(duō)種烴類橡膠軟化或硬化。而氟橡膠不會因接觸酸性汽油而産(chǎn)生劣化變質(zhì)。 表1 燃油C的滲透率 :
合成橡膠種類 Mg/秒(miǎo)/m^2 g/日/m^2
低腈含量丁腈橡膠（含腈21%） 19.86 1715
高腈含量丁腈橡膠（含腈45%） 0.85 73
共聚氯醇橡膠 2.22 190
均聚氯醇橡膠 1.67 144
含氟66%的氟橡膠 0.026 2.2
含氟70%的氟橡膠 0.026 2.2
世界各國(guó)每年都制訂新(xīn)的環境保護法規。汽車(chē)的總烴排出量受到日益嚴格的限制，汽車(chē)工(gōng)業越來越難滿足這方面的要求。在美國(guó)，汽車(chē)必須經SHED（密封箱蒸發量測定）試驗合格。氟橡膠對烴類的滲透有(yǒu)極優良的阻隔性（表1），在燃油膠管結構中(zhōng)覆以氟橡膠層，即可(kě)減少烴的滲透量。
汽車(chē)燃料系統的制品，必須在-40℃~150℃的溫度範圍功能(néng)正常。但是氟橡膠随含氟量的增加耐低溫性能(néng)劣化（玻璃化溫度上升），為(wèi)了制造在-40℃下性能(néng)正常的制品，需要對耐寒性差的氟橡膠産(chǎn)品進行改進。如今，全氟醚橡膠已經開發上市，有(yǒu)效地改善了氟橡膠的低溫性能(néng)，但目前因價格問題還難以大量推廣。
汽車(chē)行業都密切關注燃料的甲醇化，都急切地開展可(kě)能(néng)适應任何燃料的FFV（Flexible Fuel Vehicle）的研究，橡膠零件的FFV化尤為(wèi)迫切。甲醇與汽油混合時，氟橡膠的體(tǐ)積溶脹約為(wèi)10%左右。但單就甲醇而言，由于氟含量不同，氟橡膠的體(tǐ)積溶脹差别就很(hěn)大。氟含量高時幾乎不發生溶脹，但随着氟含量的降低，在低溫區(qū)域下的溶脹就變大，尤其在氟含量為(wèi)66%的情況下體(tǐ)積溶脹将顯着增大。這可(kě)認為(wèi)是由于低溫下氫鍵産(chǎn)生的甲醇結合體(tǐ)與氟含量為(wèi)66%的聚合物(wù)的SP值接近所緻。
從某種意義上講，氟橡膠也是随時代的進步與發展而成長(cháng)的産(chǎn)物(wù)。盡管這些材料價格較高，但以其優良的耐磨性、耐油性及其可(kě)靠性等，具(jù)有(yǒu)較高的實用(yòng)價值，因此，其用(yòng)量在逐漸上升也不足為(wèi)奇。氟化物(wù)的開發還有(yǒu)很(hěn)大的潛力和可(kě)能(néng)性，期待今後能(néng)開發出使用(yòng)價值更高的氟聚合物(wù)。
