氟橡膠配方技術(shù)探討

姜威

摘要：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)性能最好的一種。同時(shí)，氟橡膠由于含有一些特殊結(jié)構(gòu)而使其具有其他橡膠不可比擬的優(yōu)異性能，如優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性能、耐高溫性能和良好的物理力學(xué)性能等，它廣泛用于汽車、化工、機(jī)械、航空航天等部門，并起著十分重要的作用。另外，還已應(yīng)用于現(xiàn)代航空、導(dǎo)彈、艦艇、原予能等尖端技術(shù)。

關(guān)鍵詞：氟橡膠;配方;化學(xué);技術(shù)

氟橡膠是主鏈或側(cè)鏈的碳原子上含有氟原子的合成高分子彈性體。目前有兩個(gè)主要的原因迫使人們從事氟橡膠與其他聚合物的并用，一是氟橡膠價(jià)格昂貴，二是氟橡膠的耐寒性能差。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，氟橡膠的需求量迅速增長(zhǎng)。特別在需要耐熱材料的節(jié)能、小型化裝置方面，氟橡膠也是一種重要的功能性材料。由于氟橡膠具有耐高溫、耐油、耐高真空及耐酸堿、耐多種化學(xué)藥品的特點(diǎn)，廣泛用于汽車、造船、化學(xué)、石油、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域。

一、氟橡膠配方技術(shù)

（一）生膠。作為一種合成橡膠，氟像膠具有卓越的耐化學(xué)品、耐油、耐溫性能，長(zhǎng)期使用溫度達(dá)200℃以上。氟橡膠從化學(xué)結(jié)構(gòu)上具有高氟含量，強(qiáng)C-F鍵，無不飽和鍵等特點(diǎn)，從而具有杰出的耐溫性和優(yōu)異的耐油性。因品種的不同，生膠的分子結(jié)構(gòu)和其它性能也有所差別，對(duì)低溫耐寒性也有比較大的影響。國(guó)產(chǎn)氟橡膠和國(guó)外的氟橡膠的性能基本相同，只是加工性能存在一定的差異。國(guó)產(chǎn)膠的加工性能較差，主要是門尼粘度有較高情況，在一定程度下影響膠料的加工流動(dòng)性。生膠一般由偏氟乙烯和六氟丙烯兩元共聚物組成，化學(xué)含量約66%。產(chǎn)品外觀形態(tài)為白色或淺色無味半透明膠片。廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，用作O型圈、V型圈、墊片，以及其他形式的靜密封和動(dòng)密封。

（二）吸酸劑。吸酸劑是為了解決氟橡膠加工過程中產(chǎn)生氟化氫對(duì)金屬的腐蝕和污染，使硫化反應(yīng)順利進(jìn)行。一般采用MgO、CaO、二鹽基亞磷酸鉛。吸酸劑活性氧化鎂對(duì)氟橡膠的硫化性能無影響，撕裂、老化、耐油性能基本保持不變，但隨著活性氧化鎂用量的增加，壓縮永久變形變差。吸酸劑用量的增加在導(dǎo)致交聯(lián)密度提高的同時(shí)帶來更多的不飽和基團(tuán)，如C=C和C=O等會(huì)影響后續(xù)使用性能的穩(wěn)定性。隨著活性氧化鎂用量的增加，壓縮永久變形變差;隨著吸酸劑氫氧化鈣用量的增加，橡膠的硫化性能變差，撕裂性能變好，老化、壓縮永久變形、耐油性能基本保持不變。硫化后過量不飽和鍵的存在不利于制品在壓縮過程后的形變恢復(fù)，從而導(dǎo)致壓縮永久形變?cè)黾印?/p>

（三）硫化劑。氟橡膠在未加入填充劑時(shí)其硫化膠即具有較高的強(qiáng)度，補(bǔ)強(qiáng)填充體系雖對(duì)它有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用，但主要是為了達(dá)到改進(jìn)工藝性能，提高制品的耐熱性，硬度。要根據(jù)制品的具體使用環(huán)境確定膠料的物化指標(biāo)和應(yīng)許波動(dòng)范圍。同時(shí)，按照性能要求，根據(jù)工程師的經(jīng)驗(yàn)確定出合適的膠料，設(shè)計(jì)出適合自己設(shè)備、模具的生產(chǎn)工藝條件。在膠料的配合中加入酸接受體（即吸酸劑），以便有效地中和氟橡膠硫化過程中析出的氟化氫。氟化氫或氯化氫的存在會(huì)妨礙橡膠進(jìn)一步的交聯(lián)并能嚴(yán)重腐蝕設(shè)備，由于吸酸劑能促進(jìn)硫化交聯(lián)密度的提高，賦予硫化膠較好的熱穩(wěn)定性。此外，并用也能改進(jìn)膠料的工藝性能，摻用的組分不僅可以是不含氟的橡膠（如丙烯酸酯橡膠、硅橡膠等），而且可以是與主體氟橡膠結(jié)構(gòu)不同的氟聚合物。

（四）促進(jìn)劑。在氟橡膠的加工中，已出現(xiàn)過氟蠟、低分子聚乙烯、硬脂酸鋅、Ws280、棕櫚蠟、模特麗935等新的加工助劑。在不影響膠料性能發(fā)揮的前提下，改善氟橡膠的混煉工藝，防止焦燒，改進(jìn)膠料的流動(dòng)性和壓出性能，并能在加工中防止粘輥、粘模，起到外脫模劑的作用。它是在不影響膠料性能發(fā)揮的前提下，改善氟橡膠的混煉工藝，防止焦燒，改進(jìn)膠料的流動(dòng)性和壓出性能，并能在加工中防止粘輥、粘模，起到外脫模劑的作用。

二、氟橡膠相關(guān)制作方法

（一）粉末氟橡膠及制備方法。氟橡膠混煉膠配方中嚴(yán)禁使用各種金屬粉末填料，如鋁粉等，因?yàn)楹饘俜勰┨盍系幕鞜捘z在升溫時(shí)會(huì)使氟橡膠劇烈分解。隨著橡膠工業(yè)的發(fā)展，粉末橡膠以其獨(dú)特的加工性能和大幅降低加工成本的優(yōu)勢(shì)，逐漸受到重視和商業(yè)性開發(fā)。粉末氟橡膠是粉末形式的氟彈性體，可用作聚合物加工助劑。它可加入到聚烯烴中，如高密度聚乙烯（HDPE），線性低密度聚乙烯（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組成，（氟橡膠含量為24%-27%）氟橡膠乳液85%-97%，滑石粉4%-9%，氯化鈣3%-7%組成，其制備方法是將氟橡膠乳液與滑石粉攪拌6分鐘，加入氯化鈣后攪拌8分鐘，水洗后在70度130度溫度下烘干。

（二）四丙氟橡膠加工方法。四丙氟橡膠是四氟乙烯與丙烯通過乳液聚合生成的共聚物。四丙氟橡膠可在200℃下連續(xù)使用，最高使用溫度可達(dá)230℃。四丙氟橡膠在200℃下連續(xù)使用壽命可達(dá)2年。四丙氟橡膠在耐烴類燃油和耐磷酸酯介質(zhì)方面，如潤(rùn)滑油，及含強(qiáng)腐蝕劑添加劑的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油，噴氣燃油，火箭燃料，都優(yōu)于其它類型的的橡膠。耐高濃度的酸堿，耐強(qiáng)氧化劑，性能優(yōu)異，耐熱水和高壓蒸汽。電絕緣性能優(yōu)良，透氣性小，不粘，無毒無味，機(jī)械性能良好。可以制成板材、墊圈、膠管、膠輥、密封圈、閥片、隔膜，特別用于堿性和水蒸氣環(huán)境中的橡膠密封制品。

三、結(jié)束語

氟橡膠配方設(shè)計(jì)的目的是按照客戶對(duì)橡膠制品的物理及化學(xué)性能要求，設(shè)計(jì)出橡膠材料助劑配合的最佳比例，從而生產(chǎn)出尺寸合理、性能卓越和物化性能極佳的橡膠制品。近年來，隨著汽車工業(yè)飛速發(fā)展，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)室的溫度增高，改性燃料和強(qiáng)腐蝕性發(fā)動(dòng)機(jī)燃油的使用日益普遍，氟橡膠比以往更為廣泛地用于汽車的密閉材料。因此，我們要加強(qiáng)對(duì)氟橡膠配方工藝的研究，使其具有良好的使用性能，更好的服務(wù)于我國(guó)的汽車、航空的各項(xiàng)領(lǐng)域。