高分子合成材料的氟橡膠合成技術并不是最難的, 最關鍵之處在于氟橡膠的改性和加工技術。隨著科技發展, 國內外開發多種類型的氟橡膠, 主要是通過改變聚合單體來實現氟橡膠的不同組成和性能。除單體組成外, 加工過程中的硫化體系是決定氟橡膠物理性能的關鍵因素之一。目前已開發出的硫化體系有3種: 分子中含有2個氨基的二胺化合物、含有2個羥基的多元醇化合物、過氧化物及多官能化合物。其中, 使用最為廣泛的是多元醇硫化體系, 所使用的多元醇只限于雙酚AF。與傳統的二胺硫化體系相比, 多元醇體系具有壓縮永久變形小和抗焦燒安全性高兩大優點。過氧化物硫化體系中的交聯點含有更穩定的C—C鍵, 因此其硫化膠的耐化學藥品的腐蝕性能更加優越。此外, 含有醚的單體耐寒級氟橡膠, 由于要從偏氟乙烯鍵上脫除氟化氫, 所以必須采用過氧化物來進行硫化。
(1) 氟橡膠的配方一般是由生膠、吸酸劑、硫化劑、促進劑、補強填充劑、 加工助劑等組成。國產氟橡膠和國外的氟橡膠的性能基本相同, 只是加工性能有些差異。國產膠的加工性能較差, 主要是穆尼粘度較高, 影響膠料加工流動性。國產氟橡膠26相當于美國杜邦公司的VitonA, 氟橡膠246相當于VitonB。國外的氟橡膠生膠, 有不少已加好了硫化劑, 美國3M公司和日本大金公司供應的氟橡膠已經加好了硫化劑。
(2) 硫化是使氟橡膠產生一定程度的交聯, 使其具有良好的使用性能。氟橡膠硫化可以采用親核試劑的離子加成機理進行, 也可以以過氧化物或射線以自由基機理進行。胺類化合物 (1號、3號硫化劑) 硫化氟橡膠, 可以解決一般產品的要求; 采用2號硫化劑, 可以解決膠漿的加工。在密封制品中, 為使其有較小的壓縮變形值, 應優先選用酚類化合物作為硫化劑。如對苯二酚、雙酚A、雙酚AF等, 并配用相應的促進劑, 以適合高層次的性能要求。在解決腐蝕介質的抗耐性上, 建議采用過氧化物硫化氟橡膠。
(3) 吸酸劑也稱為穩定劑, 是為了解決氟橡膠加工過程產生氟化氫對金屬的腐蝕和污染, 使硫化反應順利進行。Ca (OH) 2等。一般采用MgO、CaO、ZnO、PbO、二鹽基亞磷酸鉛, 其用量一般在5~10份。它們的加入各有特點: MgO耐熱性好; PbO耐酸性好; CaO壓縮變形小; 對消除氣泡有利; ZnO和二鹽基亞磷酸鉛, 膠料流動性得到改善, 耐水性好; Ca (OH) 2壓縮變形小, 加入Ca (OH) 2和活性MgO, 在酚類硫化體系中, 可得到低壓縮變形的膠料�？傊�, 要選擇合適的吸酸劑, 以滿足實際性能的要求。
(4) 氟橡膠是一種自補強性能的橡膠。由于性能要求和用途的不同, 需要通過補強、填充體系進行調節, 使其功能和成本適應用戶的需要, 一般用量在10~30份之間。目前常用的補強填充劑大致上有熱裂法炭黑、噴霧碳黑、白炭黑、 硫酸鈣、硫酸鋇、氧化鈣、炭纖維等。用加拿大進口的N990炭黑或噴霧碳黑, 在黑色制品中均取得較好的加工工藝和相應的物理性能。加入20份炭纖維的氟橡膠, 膠料流動性好, 加工硫化復雜形狀產品之后, 其外觀好于N-990和噴霧碳黑, 表面光滑。由于炭纖維的膠料導熱系數大, 適合高速運動橡膠件的使用。應該指明的是, 加入碳纖維的成本高, 其伸長率低。彩色氟橡膠制品可以使用白炭黑、鈦白、氟化鈣、 碳酸鈣等, 并配用相應的顏料即可得到相應的膠料。但在加工壓縮型密封制品時, 在選用彩色原料時, 要注意顏料與高溫的合理匹配, 還要控制膠料的壓縮變形值, 以使產品適應壓縮下的工作需要。
(5) 加工助劑是近年來氟橡膠加工的一大進步。它是在不影響膠料發揮的前提下, 能改善氟橡膠的混煉工藝, 防止焦燒, 改進膠料的流動性和壓出性能, 并能在加工中防止粘輥、粘模, 起到外脫模劑的作用。在氟橡膠的加工中, 已出現過氟蠟、低分子聚乙烯、硬脂酸鋅、Ws280、棕櫚蠟、模特麗935P等新的加工助劑, 為氟橡膠的加工和應用提供了新的手段。它的加入量一般只有1~2份。
硫化劑加入量及其作用因為硫化體系、氟橡膠類型不同而有所不同, 目前國內外主要采用多元醇硫化體系。增塑劑, 國內通常使用硬脂酸鹽或低相對分子質量氟橡膠。當膠料用量大, 自動化程度高的擠出或注塑模壓過程中, 容易發生焦燒, 同時需添加一定量的防焦劑。通常選用對硝基苯酚、對硝基苯甲酸、鄰羥基苯甲酸和防焦劑NA。促進劑, 使用多元醇硫化體系要求促進劑既要在混煉和加工階段有較好的焦燒性能, 又要具有較快的硫化速率。
(6) 改性。盡管氟橡膠具有許多的優異性能, 但也存在模壓流動性差、易壓縮變形、生膠加工工藝性能和硫化膠的物理性能不好等不足。為了解決氟橡膠的流動性, 可以采用高相對分子質量和低相對分子質量氟橡膠合用, 也可通過工藝調整, 生產出寬相對分子質量分布的氟橡膠。為解決氟橡膠的壓縮永久變形性能, 可通過添加硫化的交聯劑、促進劑和耐熱助劑的方法使氟橡膠獲得低的壓縮永久變形性, 從而解決并提高氟橡膠的物理機械性能。另外, 還有采取添加無機填料的方式來對氟橡膠進行改性。
丙烯酸酯橡膠是氟橡膠或丙烯酸酯橡膠與丙烯酸酯塑料共混形成的新型熱塑性彈性體。丙烯酸酯橡膠主要用于汽車工業而被稱之為“汽車膠”。氟橡膠也主要應用于汽車。因此將氟橡膠與價格相對較低的丙烯酸酯橡膠共混, 可以在保證性能不下降的前提下顯著降低生產成本。含環氧化物硫化點的丙烯酸酯橡膠通過偶極-偶極相互作用, 與氟橡膠形成可混溶的共混膠, 從而改善了共混膠的力學性能。
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