氟橡膠的改性的研究進展    

    氟橡膠是上世紀50年代研制成功的主鏈或側(cè)鏈的碳原子上連有氟原子的高分子彈性體。氟橡膠具有優(yōu)異的耐熱性、耐候性、耐臭氧性、耐油性、耐化學品性，氣體透過率低，且屬于自熄型橡膠。氟橡膠的缺點是彈性和耐寒性能差、加工性不佳，而且價格頗為昂貴。40多年來，其性能不斷改進，使其已廣泛地在各種要求耐介質(zhì)、耐高溫的密封部位、膠管、膠布和油箱等獲得應用，成為不可替代的特種橡膠。
    1 氟橡膠的主要性能 

1.1 常態(tài)下的力學性能 26型氟橡膠一般經(jīng)配合后拉伸強度為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(shù)(0.8)比丁腈橡膠的摩擦系數(shù)(0.9～1.5)小。

1.2 耐高溫性能 目前，氟橡膠的耐高溫性能極好。氟橡膠在200～250℃下可長期工作，在300℃時也可短時間工作，F(xiàn)246的耐熱性能比F26略好。 氟橡膠的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，下降趨勢緩慢，見表1。
表1
氟橡膠在不同溫度下的性能變化：
性能 24℃ 50℃ 204℃
拉伸強度，MPa 16.8 3.4 2.0 
拉斷伸長率，% 330 120 80 
邵爾A硬度，度 75 65 63
1.3 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(wěn)定性優(yōu)異，對大部分無機酸、碳氫化合物、苯和甲苯有良好的抗腐蝕性，僅僅不耐低分子的酯、醚、酮以及部分胺類化合物。 

1.4 耐熱水和過熱蒸汽的性能 橡膠對熱水作用的穩(wěn)定性，不僅取決于本體材料，而且決定于膠料的配合技術(shù)。對氟橡膠來說，用過氧化物硫化的氟橡膠優(yōu)于用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。

1.5 壓縮長久變形性能 氟橡膠用于高溫下的密封，壓縮變形性能是它的關(guān)鍵。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**公司在20世紀60～70年代致力于提高氟橡膠對壓縮變形的抗耐性，取得了顯著效果。

1.6 耐低溫性能 氟橡膠的耐低溫性能較差，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。在測定2mm厚的標準試樣時，其脆性溫度在-30℃左右；厚度為1.87mm時為-45℃；厚度0.63mm時為-53℃；厚度0.25mm時為-69℃。一般氟橡膠使用溫度可略低于脆性溫度。如美國**標準MIL-25879D中規(guī)定使用溫度為-40～205℃。國外對氟橡膠在航天發(fā)動機中使用溫度極限為-35℃。

1.7 耐天候老化和耐臭氧性 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(jīng)45d作用未出現(xiàn)明顯的龜裂。它的耐天候老化和耐臭氧性也是令人滿意的。

1.8 電性能 氟橡膠的電絕緣性能不是太好，只適用于低頻低電壓下使用。溫度對它的電性能影響很大，如從24℃升到184℃時，其絕緣電阻下降5個數(shù)量級。 

1.9 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，由于填料的加入，充填了橡膠內(nèi)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。如配合適宜，氟橡膠可解決10^-7 Pa真空密封。

1.10 阻燃性 氟橡膠遇火能燃燒，燃燒時會分解出HF氣體，腐蝕性、毒性大。離火即自熄。
    2 氟橡膠的改性研究 針對氟橡膠的彈性、耐寒性差，價格昂貴等缺點，科研工作者做了大量的研究工作，以改善橡膠性能。橡膠改性主要有兩個方向：其一是通過主鏈改性，如氟醚橡膠、氟硅橡膠的開發(fā)，將醚鍵引入氟橡膠主鏈，增大了大分子的柔性，使其低溫性能大大改善的同時保留了氟橡膠原有特性，但由于開發(fā)生產(chǎn)成本高，極大地限制了其推廣和應用；其二是橡膠并用，將氟橡膠與一些通用橡膠、特種橡膠并用，目的在于獲得性能優(yōu)異而成本較低的材料。由于氟橡膠自身結(jié)構(gòu)上的特點，共硫化體系選擇比較困難，且并用后會部分降低氟橡膠獨有特性等原因，國內(nèi)外在并用方面的研究開展得并不廣泛。到目前為至，氟橡膠的并用改性主要還停留在FPM/ACM，F(xiàn)PM/EPDM等方向。但氟橡膠具有其他橡膠不可替代的高性能，如何通過并用研究在改善氟橡膠缺點的同時，不降低甚至提高其獨有特性，還是一個值得關(guān)注的領(lǐng)域。
    氟橡膠之間的并用

2.1.1 不同牌號氟橡膠的并用 眾所周知，同類橡膠的并用無論在相容性或共硫化方面都很容易實現(xiàn)。如果選擇不同牌號氟橡膠(如2601和2605)進行并用，可以降低部分氟橡膠膠料的硬度、拉伸強度，提高拉斷伸長率，從而改善氟橡膠的加工性。氟橡膠2601氟質(zhì)量分數(shù)為65%，門尼粘度90，在生產(chǎn)中加工性能較差，而氟橡膠2605氟質(zhì)量分數(shù)為60%，門尼粘度只有40。氟橡膠2601和2605并用后相對分子質(zhì)量分布加寬，起到一定的內(nèi)增塑作用，能使膠料更容易擠出。研究表明，并用后不會影響氟橡膠2601的耐熱性。

2.1.2 氟橡膠/氟醚橡膠并用 國外于20世紀70年代初合成出了氟醚橡膠，使氟橡膠的低溫性能得到明顯改善。如Vi-tonGLT生膠玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比氟橡膠F246降低了約14℃，但其價格高。北京航空材料研究院通過氟橡膠和氟醚橡膠并用，研制出氟橡膠FX-13，改善了氟橡膠的低溫性能，其脆性溫度可達-45℃，己成功的用于制造運載火箭密封件，而且其價格比氟醚橡膠大大降低。 基本配方(質(zhì)量份) 氟橡膠100，酸受體5～7；硫化劑2～2.8；炭黑20-25。 氟醚橡膠100；酸受體3～7；有機過氧化物3～5；助硫化劑4～6；炭黑20～25； 并用比：5:2；硫化條件：175±3℃/10Mpa×20min。