Viton氟橡胶的性能和应用

Viton氟橡胶的性能及应用Viton氟橡胶是在1957年为了满足航空工业对高性能密封规定的需要而发展起来的。从那时起，氟橡胶就快速地应用到汽车工业、化学工业等其它的工业领域。通过40数年的应用，证明Viton氟橡胶在耐热、耐腐蚀方面含有优秀的性能。其硫化胶的某些重要特点以下：

(1)Viton氟橡胶能够在高温下工作，此时提供的物理机械性能优于大多数其它弹性体。温度的升高对于氟橡胶耐油、耐化学品性能的影响也相对小某些。即使持续在204℃或者间歇在260℃烘箱内老化后氟橡胶还会保持一定的弹性。高温下的使用条件普通为232℃×3000h、260℃×100h、288℃×240h、316℃×48h。

(2)在动态条件下使用氟橡胶普通温度可低至-18到-23℃，但是特定的胶料在静态下使用温度可低至-54℃。已有实验证明Viton氟橡胶在靠近绝对零度的条件下作为静密封制品来使用时，其性能还是令人满意的。

(3)在全部工业化的弹性体当中，氟橡胶耐液体和化学介质的性能比任何非氟弹性体都好，它含有优秀的耐油、耐航空燃油、耐润滑剂、耐大多数矿物油的能力。氟橡胶对于大多数的物质都含有很低的渗入性，在低抗氧化汽车燃油渗入方面也有杰出的体现。脂肪族和芳香族的烃类是普通弹性体的溶剂，但Viton橡胶对它们却有较好的耐久性。

(4)即使在高温条件下，Viton橡胶仍含有优越的压缩永久变形性能。

(5)优秀的耐大气、光、氧化老化的性能，良好的耐霉菌、耐真菌性能，在低压低频下使用时含有良好的电性能，比非氟弹性体含有更加好的固有的阻燃性能。

1Viton氟弹性体的型号和种类

Viton氟弹性体重要有三种型号，即A、B、F型。VitonA型是偏氟乙烯(VF2)和六氟丙烯(HFP)共聚物；VitonB、F型是偏氟乙烯(VF2)、四氟乙烯(TFE)和六氟丙烯(HFP)的共聚物。A、B、F型氟弹性体构造设计上是不同的，不同的单体共聚比决定了最后聚合物氟含量的不同，进而造成它们对液体和化学介质的耐久性也各不相似。普通状况下通用类型氟弹性体对于大多数的矿物酸、碱、芳香烃类都含有良好的耐久性。氟含量越高，体积溶胀就越小。对于通用类型和特种类型氟弹性体的一种最重要的差别就是在对于小分子含氧溶剂抵抗能力上的不同。

如上所述，随着氟含量的提高，耐介质性能对应提高。表1中的数据就很清晰地阐明了这一点。但是随着氟含量的提高，聚合物低温曲挠性也随之下降，因此最后的硫化胶必须在低温性能和耐介质性能两者之间均衡解决。为了满足既需要有良好耐介质性能又需要有良好的低温性能的规定，开发了一种新的含氟化乙烯醚单体的聚合物。与普通类型的氟弹性体相比，它含有更加好的低温曲挠性能。1976年生产的VitonGLT是第一种含氟化乙烯醚单体的工业化的氟弹性体。这种聚合物在耐热、耐介质方面含有与VitonA同样的优越性能；VitonGELT与VitonGLT相似，含有良好的低温柔软性，在耐液体介质方面与其它的F型同样优秀。

表1氟含量对耐介质和低温性能的影响

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普通类型特殊类型

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ABFB70GLTGFLTETP

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氟质量分数，%66687066646767

体积变化率，%，23℃×168h

燃油C4325524

甲醇90405909055

甲乙酮>200>200>200>200>200>20019

30%KOH试样损坏14

低温回缩

TR-10，℃*-17-13-6-19-30-24-12

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注：硫化胶硬度75度，30份N990炭黑填充

普通含偏氟乙烯的氟弹性体会被高pH值的物质破坏，涉及腐蚀剂和某些胺类物质。另外通用类型的氟橡胶对小分子羰基类(甲乙酮、丙酮、甲基叔丁基醚等)的耐久性不好。为理解决这个问题，特种Viton氟弹性体ETP-500和ETP-900在1998年就被工业化生产。它由乙烯、四氟乙烯(TFE)、全氟甲基乙烯基醚(PMVE)共聚而成。这种特殊的单体共聚物提供了一种极其优秀的耐介质性能，与普通的氟弹性体不同的是它能够抵抗小分子酯、酮、醛的侵蚀。由于这种材料本身含有极好的耐腐蚀性，因此在高腐蚀性的溶剂和胺类物质中的体积溶胀和物性下降就较小。

2Viton氟弹性体的硫化体系

硫化胶最后物理机械性能的差别，除了与生胶类型有关外，配合剂的不同也会产生重要的影响，其中影响最大的就是交联剂，或者说是硫化体系。

自1957年开始，首先用于Viton氟橡胶的硫化剂是胺类硫化剂(diak-1)，普通这类硫化剂的硫化速度较慢，且不能提供较好的压缩永久变形。固然也含有某些优点，例如极好的高温拉伸强度和与金属骨架良好的粘合性能。现在绝大多数的氟弹性体都是采用双酚AF来交联的，它在1970年首先用在预配硫化剂的混炼胶-VitonE-60C中。采用这种硫化剂的胶料体现出了硫化速度快、焦烧安全性好及压缩永久变形小的特点。在1987年一种改善的双酚类的硫化剂开始在几个不同的预混胶中使用，它们是：VitonA-201C、A-202C、A-401C、A-402C。这种改善的硫化剂与用在VitonE-60和E-430中的双酚硫化系统相比，含有硫化速度加紧，脱模性能得到改善，压缩永久变形性能也有轻微的提高等特点。自1993年起，又生产了某些含这种改善硫化剂的预混胶：VitonA-331C、A-361C、B-201C、B-601C、B-651C。

在1976年随着VitonGLT的投产，使用过氧化物硫化氟弹性体第一次变为现实。对于GLT和GFLT聚合物来说，采用胺类或双酚类硫化体系都不能快速硫化，但是采用过氧化物就能够快速硫化并赋予硫化胶良好的物理机械性能。在VitonGF、GBL-200、GBL-900中使用过氧化物硫化，能够提高硫化胶耐汽车润滑油、耐水蒸汽、耐强酸的能力。对同一种聚合物使用过氧化物硫化体系和双酚类硫化体系比较，在耐其它液体及化学介质方面并没有明显的差别。

采用不同硫化体系的胶料在加工特性和物理机械性能方面的差别见表2。

表2不同硫化体系的性能比较

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加工特性及物性胺类双酚类过氧化物类

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加工安全性(焦烧)P-FEE

硫化速度P-FEE

脱模性/模具污染性PC-EF-G

金属骨架粘合性EGG

压缩永久变形PEG

耐水、耐水蒸汽、耐酸性FGE

曲挠疲劳性能GGG

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等级：E-极好；G-好；F-尚好；P-很差

3Viton氟弹性体的选用

Viton氟弹性体硫化后物性差别重要取决于生胶的种类、填充剂和硫化剂的种类、用量及生产过程中硫化温度、时间。对于不同种类的氟弹性来说，由于在共聚过程中单体的种类、比例是不同的，因此在耐介质腐蚀性、压缩永久变形、低温曲挠性等方面自然也不相似。表3列出了这些方面的差别。

表3不同类型的Viton产品的性能

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种类压缩永久变形耐介质性能*低温曲挠性能

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A极好好较好

B较好较好较好

F较好极好好

BG，BGL较好较好较好

GF好极好好

GLT较好好极好

GFLT较好极好极好

ETP好极好较好

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━表4不同类型氟弹性体耐介质性能的比较

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双酚类硫化过氧化物硫化

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ABFGBGFGLTGFLTETP

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汽油，航空燃油极好极好极好极好极好极好极好极好

汽车燃油(含甲醇、乙醇)NR较好极好较好极好NR极好极好

发动机润滑油(SE-SF级)较好极好极好极好极好极好极好极好

发动机润滑油(SC-SH级)好较好较好极好极好极好极好极好

脂肪族烃类流体极好极好极好极好极好极好极好极好

芳香族烃类流体较好较好极好极好极好较好极好极好

水蒸汽、矿物酸(H2SO4，

HNO3，HCl等)好较好较好极好极好极好极好极好

胺类，高pH值腐蚀剂(KOH，

NaOH等)NRNRNRNRNRNRNRNR

小分子羰基(MTBE，甲乙酮，

甲基异丁基甲酮等)NRNRNRNRNRNRNRNR

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NR-不推荐使用

对于密封制品来说，压缩永久变形是一项重要的指标，如果将其当作一种最重要的性能来考虑，那么VitonA型将是一种最佳的选择。在实际的使用中，如果对多个介质的耐久性比压缩永久形性能更重要的话，那么F型的Viton氟橡胶可能是比较抱负的选择。如果在最后的使用中耐介质性能和低温性能两方面都很重要的话，那么GFLT型Viton氟橡胶将更加能够胜任某些。

由于不同的氟弹性体的构造不同，因此硫化胶除了物性不同外，耐介质的性能也是不同的。表4列出了不同类型的氟弹性体在不同的液体和化学介质中的耐久性。尽管某些氟弹性体在某些性能上比其它的产品体现得好，但是在另外某些方面就要差某些。最后的选择还是要根据制品对物理性能和耐介质性能的实际需要来决定。结合表3和表4就能够根据最后的用途来选择一种物性和耐介质性能的最佳平衡点。

4Viton系列产品的命名

随着1993年6个新改善的预混胶的投产，Viton氟弹性体起用了一种新的命名系统，这个新的命名规则在一种产品名称中包含了下列的信息：门尼粘度大小；类型；预混胶中硫化剂含量高低；能否用过氧化物硫化体系硫化；是生胶还是预混酚类硫化剂的预混胶等等。产品名称中的每一种字符都有特定的含义。

①③⑤

│││

VitonA-401C

││

②④

①字母代表Viton的种类——A、B、F三种，前缀字母“G”在代表种类的字母前面，表达能够用过氧化物硫化。字母“L”表达比同类型的A、B、F弹性体在低温曲挠性方面轻微的改善。字母“LT”表达在低温性能方面有明显的改善；

②数字代表该产品的原则门尼粘度-ML(1+10)，121℃；

③数字代表预混胶中硫化剂的含量大小，分10级，10用0表达，0代表硫化剂含量最高(性能上提供最优的压变性能)。从9到2代表硫化剂含量逐步减少(性能上撕裂强度，拉断伸长率提高)，1代表低硫化剂含量(最佳的撕裂，曲挠性能)；

④数字代表某种类型的预混胶某些细小方面的改善(例如：VitonA402C是在VitonA401C的基础上添加了一种加工助剂)；

⑤字母，没有字母时代表该产品是生胶不含硫化剂(可能包含加工助剂)，字母“C”代表产品是预混胶，含有增进剂和硫化剂。

5Viton系列产品的性能及应用

多个型号和规格的Viton氟弹性体提供了多个各样的物理性能，以此来满足不同用途上的需要。对于大多数同一型号的弹性体来说，也有不同的粘度系列的产品来满足不同加工工艺的规定。

5.1汽车工业方面

由于Viton产品含有优秀的耐热性、耐介质性能，其产品已广泛应用到汽车工业中。重要应用在下列几个系统：动力系统中的曲轴密封、阀杆密封、变速器用密封；燃油系统中的燃油软管、油箱中的燃油软管和管道、泵密封件、隔阂、喷油器O型圈、加速泵皮碗、过滤器罩和密封件、化油器喷嘴等。

5.2电器方面

除了耐热和耐介质性能外，还含有良好的物理机械性能，因此Viton产品用于电器中是自然的。下面是某些重要的例子：(1)在一种自动干洗设备上面有107多个组件是采用Viton弹性体制造的。涉及密封门、连接器套管、轴密封件、O形圈、各类静态垫片等。使用环境是在88℃、全氯乙烯的浓烟的氛围下工作，对于其它的弹性体来说将会很快的损坏；(2)在一种与液体介质接触的自动温度调节器中使用的气动或电动感应膜片。采用Viton产品设计后获得了应用上的成功，重要是由于Viton橡胶与使用的黄铜部件有良好的粘结性能；液体介质不能渗入、不能溶胀老化膜片，能够承受149℃-204℃的高温，良好的机械强度对重复的曲挠也提供了保障。

5.3化学工业方面

Viton产品在化工设备的密封件中的应用是非常普遍的。另外在化工工业也有某些其它的应用：(1)在一种接触到80多个溶剂、油类、化学品的泵工作站中，Viton产品用来制造管道系统的回转式和伸缩式接头，当这些连接件使用2年后，看起来仍然同新的同样；(2)在诸多设备上采用Viton产品制造的阀件用来解决耐热、耐腐蚀的问题；(3)在传送非常活泼的化学介质的泵中都采用Viton产品制造的隔阂；(4)每天都在使用的运输溶剂和石化产品油罐车上的橡胶软管；(5)耐热、耐腐蚀的胶辊；(6)在造纸漂白车间使用的玻璃体电子真空管的法兰垫片；(7)用发泡的Viton产品替代密封填料制作的堵漏板材，包覆在热溶剂罐外围，每年可节省4000美元的维修费用；(8)Viton产品的溶液作为一种多功效的材料，可喷涂在化工设备上用于防护。

5.4工业方面

在许多工业领域，Viton产品都有可能取代某些普通的弹性体。例如：(1)汽油混累计量泵中的O形圈；(2)质子加速器中高真空度密封件；(3)燃气排放管道耐热、耐腐蚀的连接头；(4)各类高质量规定工业器械中的管道和密封件；(5)在轻型导弹发射装置上作为重要减震衬垫部件；(6)使用溶剂做清洗剂的设备上的传动辊；(7)在钢铁轧炼液压设备中用作催化剂的固定填料环；(8)浸入285℃焊料中酌夹具衬垫；(9)钢铁轧炼中使用的信号电缆的护套；(10)高速运转的马口铁生产线的折液板；(11)在一种汽车制造商实验室内的实验设备上的O形密封圈。

5.5其它方面

持续挤出海绵制品、刹车装置涂覆料、耦合密封件、O形圈、融膜、垫片。

5.6航天方面

在极其苛刻条件下的安全可靠性是对这一领域应用材料的基本规定。根据航空飞行应用上的报道，VitonO形圈能够在-54℃到316℃的温度范畴内的使用。即使在这个温度范畴的上限条件下，Viton产品也体现出了“长久的、可靠的使用寿命”，高温时可在短时间内使用。Viton产品可承受温度的周期性变化，这一状况在飞行器大气层中爬升和下降过程中会