氟橡胶的加工与应用（一）
1. 前言
氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的一种高分子弹性体，所以它具有特别优异的性能。这里要讨论的是氟-26或氟-246（即维通型氟橡胶）,它是偏氟乙烯、六氟丙烯的二元和三元（第三单体为四氟乙烯）共聚物。其用量占**氟橡胶总消耗量的90%以上。氟橡胶自1956年由美国杜邦公司的试验装置投产后，1958年即建成1800吨/年规模生产装置以来，它的发展十分迅速。60年代中后期，年递增为20%-30%，70年代的增长率为10%，踏进80年代仍保持7%-8%的增长速度，而且这种趋势一直保持下来。氟橡胶大量用于特殊密封制品的生产。据报道，美国50%的氟橡胶用于橡胶密封制品；日本的应用比例更大，高达80%。
维通型氟橡胶的高速发展，主要是他具有*好的综合性能，包括它具有较好的力学强度、热稳定性好，耐介质性能特别优异，而且加工生产工艺方便、成本较低，因此，它在氟弹性体中占有**优势的地位。已广泛用于航天、航空、交通、石油、机械、冶金、化工等工业部门，并在各个领域取得较好的经济效益和社会效益。
2. 氟橡胶的主要性能
（1）常态下的力学性能
26型氟橡胶一般的配合强度10-20Mpa；伸长率150-300%；撕裂强度在20-40KN/m之间，但是它的弹性较差。
氟橡胶的摩擦系数（0.8），较丁腈橡胶的摩擦系数（0.9~1.5）小。
（2）耐高温性能
氟橡胶和硅橡胶的耐高温性能，是目前现有橡胶中*好的。F26-41氟橡胶在200~250℃下可长期工作，在300℃也可短期工作（见表1），F246的耐热性能比F26好一点。
表1.氟橡胶的耐热性
试验温度℃ |
时间（小时） |
204 232 |
10000以上 3000 |
260 |
1000 |
288 |
240 |
316 |
4 8 |
在耐老化方面，氟橡胶和硅橡胶优于其它品种的橡胶（见表2）
表.2各种橡胶的耐热老化性*
橡胶种类 |
具有工作能力的极限温度℃ |
氟 橡 胶 |
320 |
硅 橡 胶 |
320 |
丁腈橡胶 |
180 |
天然橡胶 |
130 |
*橡胶在该浓度下，经过24~26小时老化后，拉伸强度≥7MPa；伸长率≥100%的称为具有工作能力。
氟橡胶拉伸强度和硬度随温度升高而明显下降。拉伸强度和硬度的变化特点是：在150℃以下，随温度升高而迅速降低；在150～260℃之间，随温度升高下降缓慢（见表3）。
表3.氟橡胶在不同温度下的性能变化
性能 |
24℃ |
150℃ |
204℃ |
拉伸强度 MPa |
16.8 |
3.4 |
2.0 |
伸长率 100% |
330 |
120 |
80 |
硬度 （邵氏Ａ） |
75 |
65 |
63 |
基于以上情况，在高温条件下使用的氟橡胶密封件，应避免非装配应力的作用，以免造成高温下早期损坏。
（3）耐腐蚀性能
氟橡胶具有**的耐腐蚀性能。它对有机液体、不同燃料油和润滑油的稳定性优异。对大部分无机酸、碳氢化合物、苯和甲苯有良好的抗蚀性。仅仅不耐低分子的酯、醚、酮以及部分胺类化合物。
（4）耐热水和过热蒸汽的性能
橡胶对热水作用的稳定性，不仅取决于本体材料，而且决定于胶料的配合。对氟橡胶来说，过氧化物硫化的氟橡胶优于胺类和酚类硫化体系的胶料。应该说，氟橡胶的耐热水和过热蒸汽性能一般，它不如乙丙橡胶，在180℃×24h的过热水浸泡后体积变化不超过10%，物理性能没有太大的变化。
（5）压缩长久变形性能
氟橡胶用于高温下的密封中，压缩变形是它的关键性能。维通型氟橡胶所以得到极其广泛的应用，是与它的压缩变形的改进分不开的。美国杜邦公司从60～７0年代致力于提高氟橡胶压缩变形的抗耐性，并取得显著的效果。表4是杜邦公司氟橡胶压缩变形的改进。
表4. 杜邦公司氟橡胶压缩变形的改进
年度 |
204℃×70h |
1964 |
>80 |
1968 |
60 |
1969 |
50 |
1970 |
30 |
1973 |
13 |
（6）耐低温性能
氟橡胶的耐低温性能一般，它能保持弹性的极限温度为-15~-20℃。随着温度的降低，它的拉伸强度变大，在低温下显得强韧的。在测2mm厚的标准试样时，它的脆性温度在-30℃左右；厚度1.87mm时为-45℃；厚度0.63mm时为-53℃；厚度0.25mm时为-69℃。一般氟橡胶的使用温度可略低于脆性温度。如美国**标准MIL-25879D中规定使用温度为-40~205℃。国外对氟橡胶在航空发动机中使用温度极限为-35℃。
（7）耐气候老化和耐臭氧性
VitonA自然存放10年之后的性能仍然是令人满意的。在臭氧浓度为0.01%的空气中，经45天作用没有明显龟裂。它的耐气候老化和耐臭氧性是令人满意的。
（8）电性能
氟橡胶的电绝缘性能不是太好，只适于低频低压下使用。温度对它的电性能影响很大，从24℃升到184℃时，其绝缘电阻下降35000倍。
（9）气透性
氟橡胶的气体溶解度比较大，其扩散速度比较小，总的气透性很小。在氟橡胶中，填料的加入，充填了橡胶内部的空隙，从而使硫化胶的气透性变小，这对于真空密封是很有利的。如配合适中，氟橡胶可解决10-7Pa真空密封。
（10）耐燃性
氟橡胶遇火能燃烧，离火即自熄。
