氟硅橡胶浅谈

1、（）文章编号：（）氟硅橡胶浅谈赵柯，邵均林，田军昊，洪惠能（浙江化工科技集团有限公司，浙江杭州）摘要：介绍了氟硅橡胶与硅橡胶、氟橡胶相比所具有的特殊的优良的物理性能，如耐高低温性、耐油性等，并介绍了氟硅生胶（全氟氟硅生胶）和半氟氟硅生胶的优缺点。此外，还提到了合成氟硅生胶需要注意的事项。关键词：氟硅橡胶；氟硅生胶；半氟氟硅生胶；耐高低温性；耐油性收稿日期：作者简介：赵柯（），男，工程师，主要从事氟硅氧烷新产品的开发和研究工作。世纪年代发达国家先后开发了有机硅和有机氟材料，有机硅材料具有优越的耐高低温性能（）、高温下优越的物理机械性能、耐老化性、耐臭氧性、自熄性和电绝缘性等特点；而氟碳材料热稳定

2、性好（），具有极其优越的耐燃料油和耐溶剂性。但随着工业技术的不断发展，有机硅材料逐渐暴露出其耐燃料油和耐溶剂差的缺点，而有机氟材料存在耐低温性差等缺陷。年代初期，公司巧妙地将具有良好耐油性、耐溶剂性同时耐低温性差的有机氟材料与具有耐热、耐寒性能的有机硅材料优势互补，开发了氟硅系列产品，开拓了有机硅材料的应用范围。氟硅橡胶是至今应用最普遍的氟硅系列新材料。由于氟是电负性最强的元素，其与碳原子连结成的键相当稳定，耐热性也较高。将氟元素引入硅氧烷中，不但具有一般硅氧烷的优越的耐热性、耐候性、憎水性、脱模性，而且具有含氟化合物的防水、耐油和耐溶剂性等性能。因此，氟硅橡胶在保持了硅橡胶的耐高低温（）性、

3、耐候性、压缩复原性、回弹性、电气特性、脱膜性等一系列优良性能的基础上，同时又具有氟橡胶的耐燃料油、耐溶剂等性能。它与氟橡胶相比，耐寒性、压缩永久变形性更优，而且物性对温度的依赖性小，从低温到高温都显示出了优良的性能，堪称当今世界综合性能最好的合成橡胶之一（见表）。其次，即使不使用增塑剂也可得到低硬度的制品。因此，现已应用在宇航、飞机、汽车、石油化工、机械、人工器官等重要工业部门及国防、交通运输、医学、电子电气等领域。尤其是作为高档汽车或飞机中与燃料油、润滑油接触的密封件、形圈、衬垫、膜片、连接器、管类等制品而在广泛应用，除军工业外，在民用市场方面汽车用的膜片是氟硅橡胶的最大市场。氟硅橡胶和一般

4、的硅橡胶、氟橡胶相比，其价格要高得多。目前国内民用市场上在需耐油场合多数使用的还是廉价的聚硫橡胶和丁腈橡胶。聚硫橡胶耐高温达，丁腈橡胶达，而氟硅橡胶耐高温可达，其优势不言自明。以氟橡胶与表氟硅橡胶的性能项目比重（）表面张力（）粘温系数热膨胀系数（）脆化温度电阻率（）介电常数（）介电损耗正切（）溶度参数（）数据年第卷第期浙江化工氟硅橡胶相比较，高温下氟硅橡胶的物理机械性能要好于氟橡胶，而室温下氟橡胶的物理性能又好于氟硅橡胶倍，在时，两者的性能相等。到了时，氟硅橡胶的物理性能却好于氟橡胶倍，在时更是惊人地好于氟橡胶倍之多。由于氟橡胶本身没有硫化点，硫化时必须加碱脱去才能形成硫化点。硫化胶中所含的少

5、量碱会腐蚀金属接触面，而氟硅橡胶的硫化不需要加入酸碱填料，没有腐蚀性。基于这两点，氟硅橡胶将在某些特殊用途及通用行业替代氟橡胶占居主导地位。年美国公司根据空军部门的要求进行氟硅橡胶的开发和研究，在年终于研制出了型氟硅橡胶商品，并很快应用在、等飞机上；在此基础上先后开发了一系列高分子量的纯胶、基础胶、混炼胶及制品，于年代应用在各种飞机上。年，日本信越化学工业公司吸收美国技术并加以改进，研制出了系列的氟硅橡胶；后来又开发了拉伸强度超过、撕裂强度达到了的高强度、高撕裂的系列的氟硅橡胶。前苏联也在年研制出、两种氟硅橡胶生胶，在此基础上，又开发出了系列混炼胶及制品，自此氟硅橡胶成为前苏联航空领域非常重要

6、的橡胶材料。我国则在年代初由中科院完成了氟硅单体的制备，合成了氟硅橡胶样品；年中科院和上海有机氟材料研究所合作制得了相当于美国的氟硅橡胶生胶；年代中试成功系列氟硅胶料；但在航空、航天、汽车等领域的应用还很少。氟硅橡胶是氟硅生胶在加入硫化剂和各种补强填料后经硫化即得到，一般所说的氟硅橡胶就是指全氟氟硅橡胶。氟硅橡胶品种繁多，但目前获得广泛应用，并具有大规模生产能力的只有以为主链、硅原子上带有甲基（）和，一三氟丙基（）的三氟丙基甲基硅氧烷高分子聚合物（全氟氟硅生胶）。其在碱性催化剂作用下聚合时，呈现以下平衡：在平衡状态下，硅氧烷四环体约占，且其开环很困难，几乎不反应，故聚合反应必须在达到平衡前停止

7、。因此，氟硅生胶的聚合必须用硅氧烷三环体为单体，严格控制工艺条件，如选用碱性适当的催化剂，控制好聚合温度和反应时间等，以确保硅氧烷三环体开环反应后能可靠地停留在线性聚硅氧烷阶段，避免回咬状况的出现和向平衡化方向转化，这样才能得到性能优良的产品。目前，上海三爱富新材料股份公司、浙江化工科技集团有限公司在这方面居于国内领先地位。在一些对材料成本比较在乎、耐油性要求不高而对耐高低温性能要求较高的情况下，可在线性聚硅氧烷链段中引入二甲基硅氧烷链段，产品结构中（）链段和链段各占（摩尔质量）的产品称为半氟氟硅生胶。三氟丙基甲基硅氧烷甲基硅氧烷和二甲基硅氧烷的共聚物，由于降低了线性聚硅氧分子结构的规整度，导

8、致其玻璃化转变温度随之下降，因此半氟氟硅生胶的玻璃化转变温度比全氟氟硅生胶的低，具有了更好的耐低温性能。与此同时，由于半氟氟硅生胶的分子量要比全氟氟硅生胶的低得多，因此其常温力学性能也相应的比全氟氟硅生胶的低得多。半氟氟硅橡胶的耐油性要比氟硅橡胶差不少，但由于二甲基硅氧烷链段的存在，既降低了材料成本，又克服了普通的甲基乙烯基硅橡胶氟硅橡胶共混物硫化胶易分层、耐疲劳性能差的缺点，仍具有一定的耐油性及较好的耐热、耐寒性。目前国内在半氟共聚物的聚合方法上存在一定的问题，但作为中等耐油品级的用途正在进行开发。为便于硫化加工，尚需在线性聚硅氧烷链段中引入少量的乙烯基（）硅氧烷链段。故乙烯基含量对氟硅橡胶

9、的硬度、拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度、弹性、永久压缩变形等性能有明显的影响，见表。另外，国际上已经将氟硅橡胶形成全氟、半氟、少氟的一系列产品，根据需要应用于不同场合和不同行业。而我国由于起步晚，当前国内产品仍然与国外产品有一定的差距，主要表现在弹性及热稳定性不够好、生胶产品中的催化剂无法完全脱除干净、分子量分布过宽等缺点，导致抗撕裂强度、邵氏硬度等性能指标不佳。而且无论是技术开发、生产、加工还是应用都落后于美国、日本等发达国家水平，且目前开发的产品品种单调，尚未形成完整的系列产品。表乙烯基含量对氟硅橡胶性能的影响乙烯基含量邵尔硬度度拉伸强度扯断伸长率撕裂强度（）回弹性永久压缩变形（）因此，我

10、国必须在现有产品和所掌握的相关技术的基础上，借鉴国外经验，加强研究，在技术上有所突破。去年年底有资料报道，我国将重新上马大型民用飞机的设计制造，这对氟硅橡胶来说是重大利好消息，有助于促进氟硅橡胶的技术开发和生产。参考文献：高温硫化硅橡胶和氟硅橡胶的改进及其最新进展橡胶参考资料，（）：福田健氟硅橡胶的开发动态橡胶参考资料，（）：吉田武男氟硅橡胶胶料的制造方法及其硫化橡胶橡胶参考资料，（）：日本特开平刘君中俄氟硅橡胶生胶性能对比有机硅材料及应用，（）：幸松民，王一璐有机硅合成工艺及产品应用北京：化学工业出版社，王伟良热硫化硅橡胶进展有机硅材料及应用，：李光亮有机硅高分子化学北京：科学出版社，（，）

11、：，：；年煤化工征订启事煤化工期刊系经国家科委及新闻出版署批准的国家级大型行业性综合期刊，年创刊。本刊国内外公开发行。国内统一刊号：；国际标准刊号：。煤化工期刊由化学工业第二设计院（原化工部第二设计院）、全国煤化工信息站、全国煤化工设计技术中心主办，并邀请全国煤化工行业具有一定知名度的科研院所（包括国家重点实验室、工程中心等）、高校、生产企业联合办刊。煤化工期刊近几年所取得的资质证书：中国学术期刊综合评价数据库来源期刊中国科学引文数据库来源期刊中国学术期刊（光盘版）、中国期刊网全文收录期刊美国化学文摘（）等国际知名的检索系统收录期刊第六届全国石油和化工行业优秀期刊评比一等奖及单项发行奖山西省一级期刊煤化工期刊报道范围：煤化工行业政策、法规、信息动态及发展战略研讨；煤的开采及洗选加工、型煤、水煤浆；煤的气化、液化（包括间接液化和直接液化合成液体燃料）；煤炭高效洁净燃烧（流化床技术、粉煤燃烧、煤气化联合循环发电等）；炼焦、煤焦油加工及城市煤气；化肥（合成氨、尿素等大、中、小氮肥）；化学化工（甲醇及其下游产品等）；电石乙炔化工；化工环保（污水、废水处理，烟气净化，粉煤灰综合利用等）。具体报道内容：（）煤化工基础理论研究、煤化工行业技术进展、边缘学科发展动态；（）煤化工行业科研