氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上接有氟原子的一种合成高分子弹性体。这种新型高分子材料具有耐热、耐油、耐溶剂、耐强氧化剂等特性,并具有良好物理机械性能,广泛应用于国防、军工、航天航空、汽车、石油化工等许多领域。[1]氟橡胶分为偏氟乙烯系氟橡胶(FKM)、四氟乙烯-丙烯系氟橡胶(TFE-P)、全氟橡胶(ASTM名称:FFKM)、氟硅橡胶和含氟膦腈橡胶等。
氟橡胶的主要性能
一、氟橡胶的物理机械能力
氟橡胶一般具有较高的拉伸强度和硬度,但弹性较差。（见表1）
表1 氟橡胶的一般物理机械性能
橡胶品种
拉伸强度/MPa
伸长率/%
硬度/邵尔A
撕裂强度/KN/m
26型氟橡胶
9.18～15.7
150～300
70～85
25～39
246型氟橡胶
16.7
240
75
21
GH氟橡胶
19.6
330
72
-
23型氟橡胶
12.7～24.5
200～600
75
21～39
四丙氟橡胶
9.81～19.6
250～350
72
25～39
氟橡胶的摩擦系数0.80,较丁睛橡胶(0.9-1.05)小,耐磨性能良好,但用作动密封件时,因为有较大的运动速度,产生较高的摩擦热量,从而使耐磨性能降低。[5]
二、氟橡胶的化学性
氟橡胶具有很高的耐热性,可在200～230oC下长期工作,在300oC也可短期应用。(见表2)。
表2氟橡胶的耐热性
试验温度/oC
时间/h
204
10000以上
232
3000
260
1000
288
240
316
48
在耐老化性能方面,氟橡胶和硅橡胶优于其它品种的橡胶(见表3)。
表3 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/oC
氟橡胶
230
硅橡胶
320
丁腈橡胶
180
天然橡胶
130
氟橡胶的断裂强度和硬度随温度升高而明显下降。在150～230oC之间,随温度升高而缓慢下降(见表4)。
表4 氟橡胶在不同温度下性能变化
性能
24oC
150oC
204oC
断裂强度/MPa
16.8
3.4
2.0
扯断伸长率
330
120
80
硬度
75
65
63
氟橡胶的特点之一是具有极优越的耐腐蚀性能。它对有机液体(液压介质,燃料油,溶剂等),浓酸及强氧化剂作用的稳定性方面,均优于其它各种橡胶。几种橡胶耐腐蚀性见表5:
表5 几种橡胶耐腐蚀性比较
项目
氟橡胶
丁腈橡胶
氯丁橡胶
氯磺化聚乙烯
丁基橡胶
拉伸强度保持率/%
100
裂开（30min）
裂开（60min）
裂开（20min）
裂开（30min）
体积膨胀率/%
4
20
60
60
200
体积膨胀率/%
0.5
炭化
炭化
炭化
氟橡胶有很低的透气性,在高温、高真空条件下,具有极小的气体挥发量(失重),因此,它的耐高真空性能特别好。氟橡胶对日光、臭氧和天候老化十分稳定。氟橡胶与火接触能燃烧,但离开火后即熄灭,它属于自熄橡胶。氟橡胶的氧指数为61～64。
氟橡胶在汽车上的应用
1、燃油胶管内层的氟橡胶材料
随着无铅汽车和电喷装置等在汽车上的推广使用，燃油胶管的结构和材料变化较大，内胶层已发展到用氟橡胶等代替丁腈橡胶，为了降低燃油渗透率和进一步改进耐热性，内胶层多采用复合结构，即由氟橡胶与氯醇橡胶或丙烯酸酯橡胶组成，由于氟橡胶价格昂贵，因此氟橡胶层比较薄，均为0.2～0.7mm，这种结构的燃油胶管已成为国外汽车零部件中采用的主流产品。
2、 涡轮增压器软管
涡轮增压器软管是汽车发动机中要求最苛刻、成本最高的软管之一。软管成本高是因为软管的设计需要大量的软管层，此外为保证液体的正常流动，所需的弹性体的成本也较高。这样，就相应地需要采用含氟弹性体衬里，以提供必要的耐油性能。
3、发动机油封
20世纪90年代初期,国外研制成功了一种广泛用于内燃机（尤其是大功率、重负荷的内燃机）的填充聚四氟乙烯(PTFE)油封。国内引进或合资生产的Cummins和Caterpilar 柴油机等都采用聚四氟乙烯油封代替以前使用的丁腈橡胶和氟橡胶等唇形橡胶骨架油封。作为其曲轴、辅助驱动轴等的旋转油封，成功地解决了发动机因油封密封不好而产生的漏水、漏油问题。
4、 装卸车液压系统
在化工领域中，很多流体都含有强酸、强碱或具有强腐蚀性，常规的大型装卸车液压系统要在内壁镀上一种耐腐蚀性材料才能用来输送它们。聚四氟乙烯由于具有很高的惰性，完全不与汪水、氢氟酸、浓硫酸、硝酸过氧化氢等作用，是一种理想的防腐设备的衬里材料。
我国于60年代相继研制成功了以聚烯烃为主的氟橡胶(23型、26型、246型、TP一2型),还成功地合成了竣基亚硝基氟橡胶。1980年发展了全氟醚橡胶及氟化磷睛橡胶等。这些氟橡胶品种都是先以航天、航空等国防尖端技术、军工配套需要出发,逐步推广应用到民用工业部门的,其需要量也随着国防事业和国民经济的发展而日益增长。
氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上接有氟原子的一种合成高分子弹性体。这种新型高分子材料具有耐热、耐油、耐溶剂、耐强氧化剂等特性,并具有良好物理机械性能,广泛应用于国防、军工、航天航空、汽车、石油化工等许多领域。[1]氟橡胶分为偏氟乙烯系氟橡胶(FKM)、四氟乙烯-丙烯系氟橡胶(TFE-P)、全氟橡胶(ASTM名称:FFKM)、氟硅橡胶和含氟膦腈橡胶等。
氟橡胶的主要性能
一、氟橡胶的物理机械能力
氟橡胶一般具有较高的拉伸强度和硬度,但弹性较差。（见表1）
表1 氟橡胶的一般物理机械性能
橡胶品种
拉伸强度/MPa
伸长率/%
硬度/邵尔A
撕裂强度/KN/m
26型氟橡胶
9.18～15.7
150～300
70～85
25～39
246型氟橡胶
16.7
240
75
21
GH氟橡胶
19.6
330
72
-
23型氟橡胶
12.7～24.5
200～600
75
21～39
四丙氟橡胶
9.81～19.6
250～350
72
25～39
氟橡胶的摩擦系数0.80,较丁睛橡胶(0.9-1.05)小,耐磨性能良好,但用作动密封件时,因为有较大的运动速度,产生较高的摩擦热量,从而使耐磨性能降低。[5]
二、氟橡胶的化学性
氟橡胶具有很高的耐热性,可在200～230oC下长期工作,在300oC也可短期应用。(见表2)。
表2氟橡胶的耐热性
试验温度/oC
时间/h
204
10000以上
232
3000
260
1000
288
240
316
48
在耐老化性能方面,氟橡胶和硅橡胶优于其它品种的橡胶(见表3)。
表3 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/oC
氟橡胶
230
硅橡胶
320
丁腈橡胶
180
天然橡胶
130
氟橡胶的断裂强度和硬度随温度升高而明显下降。在150～230oC之间,随温度升高而缓慢下降(见表4)。
表4 氟橡胶在不同温度下性能变化
性能
24oC
150oC
204oC
断裂强度/MPa
16.8
3.4
2.0
扯断伸长率
330
120
80
硬度
75
65
63
氟橡胶的特点之一是具有极优越的耐腐蚀性能。它对有机液体(液压介质,燃料油,溶剂等),浓酸及强氧化剂作用的稳定性方面,均优于其它各种橡胶。几种橡胶耐腐蚀性见表5:
表5 几种橡胶耐腐蚀性比较
项目
氟橡胶
丁腈橡胶
氯丁橡胶
氯磺化聚乙烯
丁基橡胶
拉伸强度保持率/%
100
裂开（30min）
裂开（60min）
裂开（20min）
裂开（30min）
体积膨胀率/%
4
20
60
60
200
体积膨胀率/%
0.5
炭化
炭化
炭化
氟橡胶有很低的透气性,在高温、高真空条件下,具有极小的气体挥发量(失重),因此,它的耐高真空性能特别好。氟橡胶对日光、臭氧和天候老化十分稳定。氟橡胶与火接触能燃烧,但离开火后即熄灭,它属于自熄橡胶。氟橡胶的氧指数为61～64。
氟橡胶在汽车上的应用
1、燃油胶管内层的氟橡胶材料
随着无铅汽车和电喷装置等在汽车上的推广使用，燃油胶管的结构和材料变化较大，内胶层已发展到用氟橡胶等代替丁腈橡胶，为了降低燃油渗透率和进一步改进耐热性，内胶层多采用复合结构，即由氟橡胶与氯醇橡胶或丙烯酸酯橡胶组成，由于氟橡胶价格昂贵，因此氟橡胶层比较薄，均为0.2～0.7mm，这种结构的燃油胶管已成为国外汽车零部件中采用的主流产品。
2、 涡轮增压器软管
涡轮增压器软管是汽车发动机中要求最苛刻、成本最高的软管之一。软管成本高是因为软管的设计需要大量的软管层，此外为保证液体的正常流动，所需的弹性体的成本也较高。这样，就相应地需要采用含氟弹性体衬里，以提供必要的耐油性能。
3、发动机油封
20世纪90年代初期,国外研制成功了一种广泛用于内燃机（尤其是大功率、重负荷的内燃机）的填充聚四氟乙烯(PTFE)油封。国内引进或合资生产的Cummins和Caterpilar 柴油机等都采用聚四氟乙烯油封代替以前使用的丁腈橡胶和氟橡胶等唇形橡胶骨架油封。作为其曲轴、辅助驱动轴等的旋转油封，成功地解决了发动机因油封密封不好而产生的漏水、漏油问题。
4、 装卸车液压系统
在化工领域中，很多流体都含有强酸、强碱或具有强腐蚀性，常规的大型装卸车液压系统要在内壁镀上一种耐腐蚀性材料才能用来输送它们。聚四氟乙烯由于具有很高的惰性，完全不与汪水、氢氟酸、浓硫酸、硝酸过氧化氢等作用，是一种理想的防腐设备的衬里材料。
我国于60年代相继研制成功了以聚烯烃为主的氟橡胶(23型、26型、246型、TP一2型),还成功地合成了竣基亚硝基氟橡胶。1980年发展了全氟醚橡胶及氟化磷睛橡胶等。这些氟橡胶品种都是先以航天、航空等国防尖端技术、军工配套需要出发,逐步推广应用到民用工业部门的,其需要量也随着国防事业和国民经济的发展而日益增长。