氟橡膠的加工與應用（一）

  1. 前言

    氟橡膠是指主鏈或側鏈的碳原子上含有氟原子的一種高分子彈性體，所以它具有特別優異的性能。這里要討論的是氟-26或氟-246（即維通型氟橡膠）,它是偏氟乙烯、六氟丙烯的二元和三元（第三單體為四氟乙烯）共聚物。其用量占世界氟橡膠總消耗量的90%以上。氟橡膠自1956年由美國杜邦公司的試驗裝置投產后，1958年即建成1800噸/年規模生產裝置以來，它的發展十分迅速。60年代中后期，年遞增為20%-30%，70年代的增長率為10%，踏進80年代仍保持7%-8%的增長速度，而且這種趨勢一直保持下來。氟橡膠大量用于特殊密封制品的生產。據報道，美國50%的氟橡膠用于橡膠密封制品；日本的應用比例更大，高達80%。

    維通型氟橡膠的高速發展，主要是他具有*好的綜合性能，包括它具有較好的力學強度、熱穩定性好，耐介質性能特別優異，而且加工生產工藝方便、成本較低，因此，它在氟彈性體中占有**優勢的地位。已廣泛用于航天、航空、交通、石油、機械、冶金、化工等工業部門，并在各個領域取得較好的經濟效益和社會效益。

    2. 氟橡膠的主要性能

    （1）常態下的力學性能

    26型氟橡膠一般的配合強度10-20Mpa；伸長率150-300%；撕裂強度在20-40KN/m之間，但是它的彈性較差。

    氟橡膠的摩擦系數（0.8），較丁腈橡膠的摩擦系數（0.9~1.5）小。

    （2）耐高溫性能

    氟橡膠和硅橡膠的耐高溫性能，是目前現有橡膠中*好的。F26-41氟橡膠在200~250℃下可長期工作，在300℃也可短期工作（見表1），F246的耐熱性能比F26好一點。

表1.氟橡膠的耐熱性

    在耐老化方面，氟橡膠和硅橡膠優于其它品種的橡膠（見表2）

表.2各種橡膠的耐熱老化性*

    *橡膠在該濃度下，經過24~26小時老化后，拉伸強度≥7MPa；伸長率≥100%的稱為具有工作能力。

氟橡膠拉伸強度和硬度隨溫度升高而明顯下降。拉伸強度和硬度的變化特點是：在150℃以下，隨溫度升高而迅速降低；在150～260℃之間，隨溫度升高下降緩慢（見表3）。

表3.氟橡膠在不同溫度下的性能變化

    基于以上情況，在高溫條件下使用的氟橡膠密封件，應避免非裝配應力的作用，以免造成高溫下早期損壞。

    （3）耐腐蝕性能

    氟橡膠具有**的耐腐蝕性能。它對有機液體、不同燃料油和潤滑油的穩定性優異。對大部分無機酸、碳氫化合物、苯和甲苯有良好的抗蝕性。僅僅不耐低分子的酯、醚、酮以及部分胺類化合物。

    （4）耐熱水和過熱蒸汽的性能

    橡膠對熱水作用的穩定性，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，過氧化物硫化的氟橡膠優于胺類和酚類硫化體系的膠料。應該說，氟橡膠的耐熱水和過熱蒸汽性能一般，它不如乙丙橡膠，在180℃×24h的過熱水浸泡后體積變化不超過10%，物理性能沒有太大的變化。

    （5）壓縮長久變形性能

    氟橡膠用于高溫下的密封中，壓縮變形是它的關鍵性能。維通型氟橡膠所以得到極其廣泛的應用，是與它的壓縮變形的改進分不開的。美國杜邦公司從60～７0年代致力于提高氟橡膠壓縮變形的抗耐性，并取得顯著的效果。表4是杜邦公司氟橡膠壓縮變形的改進。

表4. 杜邦公司氟橡膠壓縮變形的改進

    （6）耐低溫性能

    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，它的拉伸強度變大，在低溫下顯得強韌的。在測2mm厚的標準試樣時，它的脆性溫度在-30℃左右；厚度1.87mm時為-45℃；厚度0.63mm時為-53℃；厚度0.25mm時為-69℃。一般氟橡膠的使用溫度可略低于脆性溫度。如美國**標準MIL-25879D中規定使用溫度為-40~205℃。國外對氟橡膠在航空發動機中使用溫度極限為-35℃。

    （7）耐氣候老化和耐臭氧性

    VitonA自然存放10年之后的性能仍然是令人滿意的。在臭氧濃度為0.01%的空氣中，經45天作用沒有明顯龜裂。它的耐氣候老化和耐臭氧性是令人滿意的。

    （8）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35000倍。

    （9）氣透性

    氟橡膠的氣體溶解度比較大，其擴散速度比較小，總的氣透性很小。在氟橡膠中，填料的加入，充填了橡膠內部的空隙，從而使硫化膠的氣透性變小，這對于真空密封是很有利的。如配合適中，氟橡膠可解決10-7Pa真空密封。

    （10）耐燃性

    氟橡膠遇火能燃燒，離火即自熄。