氟膠

氟橡膠（Fluorelastomer）是指主鏈或側鏈的碳原子上含有氟原子的合成高分子彈性體。由於C-F鍵能大(每摩爾485 kJ), 且氟原子共價半徑為0.064 nm, 相當於C-C鍵長的一半, 因此氟原子可以把C-C主鏈很好地禁止起來, 保證了C-C鏈的穩定性, 使其具有其他橡膠不可比擬的優異性能, 如耐高溫、耐油、耐化學藥品性能, 良好的物理機械性能和耐候性、電絕緣性和抗輻射性等, 在所有合成橡膠中其綜合性能最佳, 俗稱“橡膠王”。

基本介紹

• 中文名：氟橡膠
• 英文名：fluororubber
• 別稱：橡膠王
• 最早出現：1984年
• 特性：耐高溫 耐油及耐化學藥品侵蝕
• 套用：現代航空飛彈宇宙航行
• 國產：聚烯烴類氟橡膠等

類型

氟橡膠23，國內俗稱1號膠，為偏氟乙烯和三氟氯乙烯共聚物。

氟橡膠26，國內俗稱2號膠，杜邦牌號VITON A，為偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物，綜合性能優於1號膠。

氟橡膠246，國內俗稱3號膠，杜邦牌號VITON B，為偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物，氟含量高於26膠，耐溶劑性能好。

氟橡膠TP，國內俗稱四丙膠，旭硝子牌號AFLAS，為四氟乙烯和碳氫丙烯共聚物，耐水蒸汽和耐鹼性能優越。

偏氟醚橡膠，杜邦牌號VITON GLT，為偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚、硫化點單體四元共聚物，低溫性能優異。

全氟醚橡膠，杜邦牌號KALREZ，耐高溫性能優異，氟含量高，耐溶劑性能優異。氟矽橡膠，低溫性能優異，具有一定耐溶劑性能。

氟橡膠生產供應商不止杜邦一家，在中國市場上，進口氟橡膠供應商還有美國3M，日本的大金和歐洲的Solvay。

我們自己國產的有3F、晨光、東嶽等等。

氟橡膠主要套用於汽車和機動車行業，由於它的耐高溫、耐油和耐介質性能優異，主要是做油封和O型圈。

主要性能

穩定性佳

氟橡膠具有高度的化學穩定性，是目前所有彈性體中耐介質性能最好的一種。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，耐多數的有機、無機溶劑、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型氟膠的介質性能與26型相似，且更有獨特之處，它耐強氧化性的無機酸如發煙硝酸、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%。

耐高溫性

氟橡膠的耐高溫性能和矽橡膠一樣，可以說是目前彈性體中最好的。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小時空氣熱老化後的26-41的物性與300℃×100小時熱空氣老化後246型的性能相當，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小時之後保持良好彈性，在400℃熱空氣老化110分鐘之後保持良好彈性，在400℃熱空氣老化110分鐘之後，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。

耐老化性

氟橡膠具有極好的耐天候老化性能，耐臭氧性能。據報導，DuPont開發的VitonA在自然存放十年之後性能仍然令人滿意，在臭氧濃度為0.01%的空氣中經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。

真空性能

26型氟橡膠具有極好的真空性能。246氟橡膠基本配方的硫化膠真空放氣率僅為37×10-6乇升/秒．厘米2。246型氟橡膠已成功套用在10-9乇的真空條件下。

機械性能

氟橡膠具有優良的物理機械性能。26型氟橡膠一般配合的強力在10~20MPa之間，扯斷伸長率在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小時下的壓縮變形相當於丁橡膠在150℃×24小時的壓縮變形。

電性能

23型氟橡膠的電性能較好，吸濕性比其他彈性體低，可作為較好的電絕緣材料。26型橡膠可在低頻低壓下使用。

透氣性小

氟橡膠對氣體的溶解度比較大，但擴散速度卻比較小，所以總體表現出來的透氣性也小。據報導，26型氟橡膠在30℃下對於氧、氮、氦、二氧化碳氣體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

氟橡膠的低溫性能不好，這是由於其本身的化學結構所致，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係數來表示。膠料的配方以及產品的形狀（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，製品的厚度增加，脆性混同度也敏感地變壞。

耐輻射性

氟橡膠的耐輻射性能是彈性體中比較差的一種，26型橡膠輻射作用後表現為交聯效應，23型氟橡膠則表現為裂解效應。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度，強度下降20%以下，伸長率下降30%~50%，所以一般認為246型氟橡膠可以耐1×107侖，極限為5×107侖。

生產套用

硫化體系

氟橡膠與其他橡膠一樣， 需採用交聯手段對其進行加工，從而製得可滿足套用的氟橡膠材料。但氟橡膠與傳統橡膠又不同， 它是一種高度飽和的含氟聚合物，一般不用硫磺進行硫化，同時，為了獲得最佳的物理性能， 常用氟橡膠需通過2 步硫化過程獲得：第1 步硫化是在一定的溫度（150～180 ℃）和壓力下（10～30 MPa）進行，第2 步硫化（二段硫化）是在200～250 ℃的空氣中常壓下進行12～24 h。不同種類的氟橡膠使用硫化體系及硫化過程不同，經過近50 a 的氟橡膠實用硫化體系研究，氟橡膠的硫化體系主要有4 種[4]：1)有機二胺類：通過分子結構中含有2 個氨基的化合物進行的硫化；2)二羥基化合物類：在促進劑的存在下，通過分子結構中含有2 個羥基的化合物進行的硫化；3)有機過氧化物類：通過過氧化物及多官能化合物進行的硫化；4)輻射交聯類：通過高能輻射進行的硫化。根據交在線上理可歸納為離子型和自由基型2種。離子型包括有機二胺類硫化和雙酚類硫化體系，自由基型包括有機過氧化物類和輻射交聯類體系。

生產技術

氟橡膠的生產一般採用高壓、自由基引發乳液聚合工藝。以水為介質, 引發劑可選用有機或無機過氧化物如過硫酸鹽、過硫酸鹽-亞硫酸氫鹽、過氧化二碳酸二異丙酯(IPP), 乳化劑為全氟辛酸銨。將一種或一種以上的含氟烯烴單體溶解在乳液中進行聚合, 聚合溫度為80 ～ 125 ℃, 反應壓力為2.2 ～10.4 MPa, 聚合物分子量可通過調節引發劑用量或選用鏈轉移劑控制, 也可以二種方法同時套用。常用的鏈轉移劑有四氯化碳、甲醇、丙酮、丙二酸二乙酯、十二烷基硫醇、異戊烷、異己烷和醋酸乙酯等, 其中某些鏈轉移劑可製得非離子化端基膠乳。除此之外, 還可採用一步種子乳液聚合。第一步選用無機過氧化物, 如過硫酸銨作為聚合引發劑, 它具有引發速度快的優點;第二步是把第一步聚合成的共聚物作為種子, 選用有機過氧化物如IPP作為聚合引發劑, 製得非離子化端基聚合物。

合資狀況

中國化工集團公司所屬中昊晨光化工研究院有限公司（以下簡稱“中昊晨光”）與杜邦中國集團有限公司在北京正式簽訂合資契約，雙方將在中國建立合資企業，生產並銷售氟橡膠生膠和預混膠，更好地服務市場並為本地和全球客戶創造價值。新公司預計將於2012年下半年啟動運營。中國化工集團公司總經理任建新、杜邦董事會主席兼CEO柯愛倫（EllenKullman）出席了當天的簽字儀式。

據悉，合資公司將利用中國化工集團所屬中昊晨光在中國建立的生產基地和市場渠道，以及杜邦的領先技術和全球市場，優勢互補，通過向客戶提供以技術為驅動力的解決方案，推動以汽車、石油和天然氣為中心的氟橡膠市場。

重點套用

由於氟橡膠具有耐高溫、耐油、耐高真空及耐酸鹼、耐多種化學藥品的特點，已套用於現代航空、飛彈、火箭、宇宙航行、艦艇、原子能等尖端技術及汽車、造船、化學、石油、電訊、儀器、機械等工業領域。

典型套用

氟橡膠密封件，用於發動機的密封時，可在200℃~250℃下長期工作，在300℃下短期工作，其工作壽命可與發動機返修壽命相同，達1000~5000飛行小時（時間5~10年）；用於化學工業時，可密封無機酸（如140℃下的67%的硫酸、70℃的濃鹽酸，30%的硝酸），有機溶劑（如氯代烴、苯、高芳烴汽油）及其它有機物（如丁二烯、苯乙烯、丙烯、苯酚、275℃下的脂肪酸等）；用於深井採油時，可承受149℃和420個大氣壓的苛刻工作條件；用於過熱蒸汽密封件時，可在160~170℃的蒸汽介質中長期工作。在單晶矽的生產中，常用氟橡膠密封件以密封高溫（300℃）下的特殊介質—三氯氫矽、四氯化矽、砷化鎵、三氯化磷、三氯乙烯以及120℃的鹽酸等。

在高真空套用方面，當飛行高度在200~300Km時，氣壓為133×10-6 Pa（10-6mmHg），氯丁橡膠，丁橡膠、丁基橡膠均可套用；當飛行高度超過643Km時，氣壓將下降為133×10-7Pa（10-7mmHg）以下，在這種高真空中只有氟橡膠能夠套用。一般在高真空或超高真空裝置系統使用前，需經過高溫烘烤處理，26型、246型氟橡膠能承受200℃~250℃高溫老化，因此成為高真空設備及宇宙飛行器中最主要的橡膠材料。

用氟橡膠製造的膠管適用於耐高溫、耐油及耐特種介質場合，如用作飛機燃料油、液壓油、合成雙酯類油、高溫熱空氣、熱無機及其它特種介質（如氯化烴及其它氯化物）的輸送、導引等。用氟橡膠製成的電線電纜屈撓性好，且有良好的絕緣性。氟橡膠製作的玻璃纖維膠布，能耐300℃的高溫和耐化學腐蝕。芳綸布塗氟膠後，可以製作石油化工廠耐高溫、耐酸鹼類儲罐間的連線伸縮管（兩端可有金屬法蘭連線），可承受高壓力、高溫度和介質腐蝕，並對兩罐的變形伸縮起緩衝減震連線作用。尼龍布塗氟膠後製成的膠布密封袋，作為煉油廠的內浮頂貯罐用軟密封件，起到密封、減少油液面的揮發損失等作用。

23型、四丙型氟橡膠主要用作耐酸、耐特殊化學品的腐蝕性密封場合。羥基亞硝基氟橡膠主要用作防護製品和密封製品，以溶液形式作為不燃性塗料，套用於防火電子元件及純氧中工作的部件。其溶液和液體橡膠可用噴塗、澆注等方法製造許多製品，如宇宙服、手套、管帶、球等。也可用作玻璃、金屬”瀨性體、織物的膠粘劑，製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型系列氟橡膠製作的密封件具有使用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；GLT型氟橡膠、氯化磷橡膠、全氟醚橡膠等更具有寬廣的使用溫度範圍，低溫柔軟性、彈性密封性等。全氟醚橡膠還具有突出的耐介質腐蝕性，在軍工尖端技術中得到廣泛套用。

用氟橡膠製成的密封劑—膩子，耐燃料油性能突出，可在200℃左右的油中使用，被用作飛機整體油箱的密封材料。用氟橡膠製得的閉孔海綿，具有耐酸、耐油、寬廣使用溫度範圍和良好的絕緣性，可用作火箭燃料、溶劑、液壓油、潤滑油及油膏的密封和火箭、飛彈的減震材料，耐溫達204℃，浸漬氟膠乳液的石棉纖維布，可製成石棉膠板，用於耐高溫、耐燃燒和耐化學腐蝕性的場合。

汽車工業

隨著汽車工業飛速發展，汽車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日益普遍，氟橡膠比以往更為廣泛地用於汽車的密封材料。

為了提高汽車發動機的功率，節約燃料，保證汽車行駛的安全性，新的燃料噴射系統出現。在此系統中，汽車從油箱流入發動機，然後又返回油箱循環流動，汽油與氧混合會產生氫過氧化物。含有引氫過氧化物的汽油稱為“酸性汽油”，它能使多種烴類橡膠軟化或硬化。而氟橡膠不會因接觸酸性汽油而產生劣化變質。

世界各國每年都制訂新的環境保護法規。汽車的總烴排出量受到日益嚴格的限制，汽車工業越來越難滿足這方面的要求。在美國，汽車必須經SHED（密封箱蒸發量測定）試驗合格。氟橡膠對烴類的滲透有極優良的阻隔性（表1），在燃油膠管結構中覆以氟橡膠層，即可減少烴的滲透量。

汽車燃料系統的製品，必須在-40℃~150℃的溫度範圍功能正常。但是氟橡膠隨含氟量的增加耐低溫性能劣化（玻璃化溫度上升），為了製造在-40℃下性能正常的製品，需要對耐寒性差的氟橡膠產品進行改進。如今，全氟醚橡膠已經開發上市，有效地改善了氟橡膠的低溫性能，但因價格問題還難以大量推廣。

汽車行業都密切關注燃料的甲醇化，都急切地開展可能適應任何燃料的FFV（Flexible Fuel Vehicle）的研究，橡膠零件的FFV化尤為迫切。甲醇與汽油混合時，氟橡膠的體積溶脹約為10%左右。但單就甲醇而言，由於氟含量不同，氟橡膠的體積溶脹差別就很大。氟含量高時幾乎不發生溶脹，但隨著氟含量的降低，在低溫區域下的溶脹就變大，尤其在氟含量為66%的情況下體積溶脹將顯著增大。這可認為是由於低溫下氫鍵產生的甲醇結合體與氟含量為66%的聚合物的SP值接近所致。

從某種意義上講，氟橡膠也是隨時代的進步與發展而成長的產物。儘管這些材料價格較高，但以其優良的耐磨性、耐油性及其可靠性等，具有較高的實用價值，因此，其用量在逐漸上升也不足為奇。氟化物的開發還有很大的潛力和可能性，期待今後能開發出使用價值更高的氟聚合物。

全氟橡膠

由三個或更多氟橡膠單體聚合而成，單體上所有的氫原子的位置被氟原子取代。其具有傑出的抗高溫硬化的性能，又兼具橡膠的彈性和聚四氟乙烯的耐腐蝕性。在-20F－615F範圍里，全氟醚 o形圈（密封件），拉長度和密封性都很好。無論是遇到溫度、壓力、化學腐蝕或者上述所有的相關情況，的產品都能提供相應的解決難題的方案。全氟醚o形圈（密封件）能耐絕大多數化學品的腐蝕，包括有機酸 、無機酸、鹼、酮類、醇類、醛類和燃料。因此，全氟o形圈（密封件）能長期服役於大多數化學和石化流程中。在其它橡膠會膨脹或失效的介質中。o形圈（密封件）不會膨脹或變得易碎，依然保持原有的品質。o形圈安裝方便，比金屬密封件更能適應不正確的安裝，不會造成磨損。它與聚四氟乙烯密封件也不一樣，不會出現“冷流性”或者磨損軸。

相關簡介

全氟特點

一、高溫；

二、耐強腐蝕；

三、超潔淨度

套用領域

一、化學流程和石油煉化：該密封產品用於機械密封、泵、反應器、攪拌器、壓縮機外殼、閥、各類儀表和其它設備上。通常用作閥座、閥桿的填料，隔膜和墊片。

二、分析和流程上的儀器：隔板、隔膜、柱形配件、箍、墊片等。

三、半導體製造

四、食品和製藥

五、航空和航天領域

發展過程

最早的氟橡膠為1948年美國DuPont公司試製出的聚-2-氟代-1.3-丁二烯及其與苯乙烯、丙烯等的共聚體，但性能並不比氯丁橡膠、丁腈橡膠等突出，而且價格昂貴，沒有實際工業價值。50年代後期，美國Thiokol公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業套用。此後，隨著技術進步，各種新型氟橡膠不斷開發出來。聚烯烴類氟橡膠、亞硝基類氟橡膠及用過氧化物硫化的GH、GLT 型已成為國際使用的主要產品。在中國，國內氟橡膠研製開發始於60 年代, 先後成功研製出23 型、26 型、246 型、TP-2 型等以聚烯烴為主的氟橡膠和羧基亞硝基氟橡膠；20 世紀80年代又開發了全氟醚橡膠及氟化磷腈橡膠等。目前，我國主要的氟橡膠生產企業有上海三愛富新材料股份有限公司、晨光化工研究院、江蘇梅蘭化工公司等。我國氟橡膠品種比較單一，產量不能滿足需求，產品性能也不如國外產品。 雖然近年來有了很大的進展, 目前已有8 個品種,14 個牌號, 生產能力每年約為10 噸, 性能在不斷提高, 部分品牌性能已達到國外同類水平, 但與國外先進水平相比較, 品種仍很少, 價格較高, 性能較低且不穩定, 不同廠家, 不同牌號之間性能尤其是尺寸收縮率不同, 同一廠家不同批次膠料性能也有差別, 導致產品性能的不穩定; 配合助劑品種少, 填充性能低。