氟橡膠制品(FKM)因具有耐油、耐高溫、耐溶劑、耐強酸、耐強氧化劑、阻燃、耐老化等一系列優(yōu)良的特性,所以在國防軍工、航空航天、電子通信、車輛船舶、石油化工等到尖端技術領域獲得了廣泛的應用。特別是近幾年來,隨著上述相關待業(yè)的高速發(fā)展和技術進步,F(xiàn)KM作為一種不可替代的高性能彈性體材料,不僅在需求上有了大幅度增加,而且其用途也正不斷地擴大。
從技術的角度來講,盡管FKM從基礎研究到應用研究都取得了很大的進展,但在一些特殊的使用場合,目前人們更為關注的還是FKM的低溫特性、壓縮永久變形性、耐堿性、耐含甲醇汽油性、耐強氧化劑性、低抽出性、低毒性等問題。
因此,本文將針對上述問題,就具有這些特性的FKM膠料的配合技術作一介紹。
一、 FKM的種類、結構和特點
具有代表性的FKM的種類、結構和特點見表1。對FKM 來講,因其聚合物結構和所用硫化體系不同,所以硫化膠的性能也各有差異。為了使FKM能夠滿足各種苛刻條件下的使用要求,所以除選擇適宜的品級外,在膠料的配合上加以改善也是十分必要的。
目前,構成市場主導品種的是偏氟乙烯(VDF)與六氟丙烯(HFP)共聚的二元類FKM,其組成為:VDF摩爾分數(shù)80%,氟質(zhì)量分數(shù)約60%,Tg為-20℃。近年來,共聚入四氟乙烯(TFE)、減少VDF含量(提高氟含量)的三元類FKM的需求明顯有所增加。對三元類FKM來講,氟含量愈高、耐藥品性、耐腐蝕性、耐油性、耐燃油滲透性就愈好,但低溫特性會變差。目前,市售的FKM各品級的低溫特性見表2。作為改善低溫特性的品種,除共聚了全氟乙烯醚的FKM外,還有含氟硅類(FVMQ)和主鏈中含有六氟丙烯氧化物單元的FKM。
由于VDF單元遇堿性化合物容易引起脫氟酸反應,所以三元類FKM的耐堿性的有限的。在接觸有機胺化合物或強堿性水溶液的場合,最適用的是TFE/丙烯(Pr)共聚的四丙氟橡膠制品或TFE/全氟乙烯醚共聚的FKM。在含有VDF的品級中,耐堿性較好的是分子中不含HFP而含乙烯醚的FKM。其次,則是VDF含量低、氟含量高的三元類FKM。不過,通過四丙氟橡膠制品與三元乙丙橡膠制品(EPDM)共混來改善耐堿性也是十分有效的。
在接觸強氧化劑(N2O4 、發(fā)煙硝酸等)的場合,則可選用羧基亞硝基FKM或全氟醚型的FKM。
二、FKM用配合劑的選擇
1、吸酸劑
對胺硫化及多元醇硫化來講,吸酸劑是必需的配合劑。當吸酸與氟酸反應并生成氟化物時,即使使用任何一種金屬氧化物,如: MgO、 Ca(OH)2 、CaO、ZnO、PbO等都沒關系,但在要求耐熱性和低壓縮永久變形的膠料中,最好是用高活性的MgO。對于厚制品,可在膠料中使用一定數(shù)量的Ca(OH)2 、CaO的配合可消除膠料中產(chǎn)生的氣泡,同樣也具低壓縮永久變形這一特點。在要求耐酸性、耐水性的場合,則需要配合一定數(shù)量的PbO。但出于環(huán)保方面的考慮,近年來有禁用鉛化物的趨勢,這對要求耐酸性、耐水性的制品來講,采用過氧化物硫化體系中,作為吸酸劑,當使用PbO時不僅制品表面無光澤,而且在溶脹、蒸汽條件下的壓縮永久變形也比較大。
對多元醇硫化體系來講,當含有Ca(OH)2吸酸劑的膠料在空氣中放置時,就有可能吸收水分和Co2,降低吸酸劑的反應性,而水分則會提高其反應性,這樣就會進一步地影響到硫化速度。另外,有時也會因聚集而出現(xiàn)分散不良的現(xiàn)象,因此最好使用充分干燥或表面處理過的材料,這樣就可防止輥筒的污染(吸酸劑附著在輥筒表面)。