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1、热硫化氟硅橡胶的性能 加工及应用氟硅橡胶（FMVQ）是在硅氧烷的侧链上含有Y -三氟丙基的一种新型弹性体。因其兼具耐油、耐溶剂（脂肪族、 芳香族、氯化溶剂等）、耐化学药品、耐臭氧、耐天候老化、耐高低温空气中长期使用温度范围-55-200C，短期 250C；在油中长期使用温度175C，短期200C）、生理惰性（抗凝血性）等一系列优良的特性，所以作为一种高性能的弹性体材料，已在国防军工、航空航天、电子通讯、车辆船舶、石油化工、仪器仪表、医疗卫生等领域得到 广泛应用。氟硅橡胶是1967年由道康宁公司（Dow Corning）以Silastc LS的商品名开发上市的产品。该产品按其硫化方 法不同，可分
2、为室温硫化氟硅橡胶（RTVFS）和热硫化氟硅橡胶（HTVFS）两大类型，本文重点介绍的是热硫化型氟 硅橡胶，其国内外主要品级见表1 所示。热硫化型氟硅橡胶的主要品级种类品级密度/（gcm-3）外观生胶LS-4201.30透明橡胶FE2801、 2802、 2803半透明母胶LS-422(CKT0 T)1.37半透明LS-23231.37半透明LS-422/S-4321.15半透明S-45611.14半透明CKT0 T-50、1001.14混炼胶LS-53U(FE-251U)1.41红色LS-63U(FE-261U)1.46白色LS-2249U1.46淡黄色LS-2311U(FE-271U)1.
3、47白色LS-2332U1.45淡黄色FE-351U、 341U、 371U、381U1.45LS-2370U-LS-2380U(FE-271U)-LS-70-LSQ4-2840、 2860-RTVFS733- 银灰色表1淡黄色红色142续表1种类生胶母胶生产国家美国2803LS-422(CKT0 T)品级LS-420FE2801、 2802、备注中国美国（前苏联）分子量 40-130 万混炼胶美国美国美国LS-2323 LS-422/S-432 S-4561CKT0 T-50、100LS-53U(FE-251U) LS-63U(FE-261U) LS-2249U美国LS-2311U(FE-2
4、71U) LS-2332U美国FE-351U、 341U、 371U、 LS-2370U美国LS-2380U(FE-271U)高强度共混胶 前苏联美国（日本）美国（日本）硬度 55美国（日本）硬度 50381U与二甲基硅氧烷共聚硬度 55硬度 60，工艺性能改进高抗撕硬度 70-80，高模量 高强度、高抗撕日本硬度 40-70，高强度、高抗撕低温性能优良美国（日本）低压缩永久变形LS-70美国LSQ4-2840、2860RTVFS733142 美国1 氟硅橡胶的重要特性高强度 -美国 高强度美国粘合1.1 耐油、耐溶剂、耐化学药品 氟硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶相比，其耐油、耐溶剂、耐化学药品极其
5、优良。即使与氟橡胶相比，耐油、耐 溶剂也是良好的。在相同介质、温度、时间下，氟硅橡胶被浸渍后均显示出了优良的耐久性能，可以说是在 -68-232C下耐非极性介质的唯一的一种弹性体。氟硅橡胶耐含甲醇汽油也比较好，即使在汽油甲醇(85 vol%/15 vol%)混合体系中，硬度、拉伸强度、体积变 化都很小，经 500h 长时间的浸渍试验，其结果几乎没什么变化。1.2 耐热性能 氟硅橡胶的高温分解与硅橡胶一样。即：(1)侧链氧化；(2)主链断裂；(3)侧链热分解和引起各种复合反应。由于分解产物也会引起主链断裂，所以耐热性能通常比硅橡胶要差一些，在200 C的温度下已开始氧化老化。但 通过添加铁、钛、
6、稀土类氧化物等少量的热稳定剂便可使其获得显著的改善，即使在250C高温下也具有足够的 耐热性能。温度对氟硅橡胶的影响比硅橡胶大，但比氟橡胶小。当温度超过100C时比氟橡胶显示出更加优良的物性(拉 伸强度)。国外还研究子氟硅橡胶在高温下的使用寿命(150CX2000h、175CX5000h、200CX4000h)，其结果仅次于 甲基乙烯基硅橡胶。这一现象可认为是氟硅橡胶a -亚甲基不稳定引起的。1.3 耐寒性能与普通硅橡胶一样，氟硅橡胶显示出了优良的低温性能。由于氟硅橡胶是以柔软的Si-0为主链，所以低温 特性优于以C-C为主链的氟橡胶。LS-2370U的低温特性更好，脆性温度低达89C，而一般
7、的氟橡胶约为-30C。1.4 电性能、耐辐射性能 -氟硅橡胶的电性能与普通硅橡胶相近，但特别可贵之处是在高温、低温、 等苛刻条件下的变化很小，其电性能见表2所示。表 2 氟硅橡胶的电性能性能绝缘击穿电压/(kVmm-1)介电常数(102HZ)(106HZ)6.1功率因数(102HZ)(106HZ)0.04体积电阻/(Q cm)介电常数(50HZ)介电损耗角正切(50HZ)潮湿、油、溶剂、化学药品、臭氧6.2LS-5315.06.4LS-6313.87.4LS-224914.26.9FE-251U _200.010.041.05X10126.20.070.031.05X1013-6.040.03
8、1.6X10144.2X10143.0X10-3氟硅橡胶的耐辐射性能并不突出，但耐辐射老化性能优于甲基乙烯基硅橡胶。在硅橡胶的各品种中，耐辐射 性能最好的还是高苯基硅橡胶(可承受107-108拉德的剂量)和苯撑、苯醚撑硅橡胶(耐辐射可达109拉德)。1.5 物理机械性能氟硅橡胶是兼具耐油、耐溶剂、耐化学药品、耐高低温等优良特性的弹性体材料。但它与普通硅橡胶一样， 硫化胶的机械强度(特别是撕裂强度)比较低，因此改善和提高氟硅橡胶的强度也就成了一个重要的研究课题。 美国道康宁公司很早就开发出了高强度、高抗撕氟硅橡胶(LS-332U)。我国对高性能氟硅橡胶的研究主要集 中在20世纪80年代初，尽管从
9、基础研究到应用研究都取得了一定的进展，但与国外相比还存在着不小的差距 日本信越化学工业公司在原来的基础上，现已开发出了改良型的高强度氟硅橡K_FE301系列。这些品级 的拉伸强度超过12MPa,撕裂强度达到了 25-30kNm-1。1.6 其他特性 氟硅橡胶的耐天候老化性能非常优良，即使暴露5年后，仍可保持良好的性能。 臭氧是弹性体老化时生成最多的气体之一，但氟硅橡胶通过动态或静态试验后，未发现龟裂或裂纹的现象。此外，氟硅橡胶的防霉、生理惰性、抗凝血也是十分良好的。2 氟硅橡胶的加工工艺2.1 混炼 氟硅橡胶虽属固体，但可塑性高，不需塑炼，可直接采用开炼机或密炼机进行混炼。设备的选择可根据胶料
10、 批量的大小而定。小批量可采用开炼机混炼，大批量生产时则应采用密炼机进行混炼。当采用开炼机混炼时，除需要配备腻子刀、刮胶板等辅助工具外，还应在开炼机辊筒上方装备防尘或抽风装 置，以减少白炭黑的飞扬。氟硅橡胶的混炼最好是采用专用的设备，不得有其他杂质或胶粒混入。混炼温度应控 制在40C以下，操作时最好开足冷却水。其加料顺序为：生胶(甲基乙烯基氟硅橡胶)f白炭黑+结构控制剂+集中 交联剂一倒胶、薄通5次f热处理(鼓风烘箱)一过滤f返炼f热稳定剂+着色剂+交联剂f薄通8-10次f出片、 停放12h以上f待用。开炼机混炼吃粉较慢一些，每辊胶料的混炼时间大约在20-40min之间。装胶量随开炼机的规格而
11、有所不同， 一般 160mmX 320mm 的开炼机为 1-2kg, 0 250mmX 620mm 的为 5.8kg。当采用密炼机混炼时，不但可提高生产效率，降低劳动强度，而且还能够减少白炭黑的飞扬和改善操作环境。密 炼机混炼的加料顺序基本上与开炼机相似，但对加料间隔时间的要求并不严格。每批胶料的混炼时间约为 8-18min, 2L密炼机的填充系数应控制在0.7-0.75的范围比较适宜。排胶温度与填料的种类有关，当填料是非补 强性填充剂或沉淀法白炭黑时，排胶温度约为50 C ；当填料为气相法白炭黑时，排胶温度约为70C。其胶料可 在开炼机上下片。2.2 热处理 当采用未经表面改性的气相法白炭黑
12、作补强剂时，胶料中必须加入结构控制剂。但像二苯基硅二醇、硅氮烷 等结构控制剂配合的胶料就需要在一定条件下进行热处理，这样才能充分发挥其在胶料中的作用。热处理的目的主要在于： (1)使结构控制剂与白炭黑进一步结合； (2)消除低分子挥发物，以避免产生气泡、 消耗硫化剂和影响硫化胶性能(特别是压缩永久变形)。一般来讲，热处理的条件为160-200CX1-1.5h。胶料经热 处理后应自然冷却，停放时间在12h以上。2.3 过滤 对挤出制品、压延制品、涂胶制品、膜片制品来讲，机械杂质和未分散的配合剂粒子是导致产品出现质量问 题的主要因素之一。因此，对上述制品使用的胶料必须进行过滤。过滤可采用专用的滤胶
13、机，也可用普通挤出机 替代。在对胶料进行过滤时，机筒、螺杆的温度应控制到最低。滤网规格以 80-120 目为宜，对特殊要求的胶料 可采用 200目的滤网进行过滤。2.4 返炼 胶料经停放后，因凝胶含量增加、可塑性降低，所以使用时必须进行返炼。返炼操作在开炼机上进行，辊距 由大到小，待胶料包辊后通过几次倒胶(直至表面光滑、平整)，即可打卷出片。胶料返炼应适可而止，返炼不足， 胶料柔软性差、表面不平整；而返炼过度，则胶料表面会发粘，不利于操作，特别对氟硅橡胶更是如此。不过，胶料的质量问题有时也可能是其它原因引起的。因此，在出现异常现象时可参照表3的方法进行处理。 表 3 氟硅橡胶胶料常见问题及其对
14、策问题 原因 对策胶料含有未分散的粒子(1)生胶或配合剂在存放时混入杂质；(2) 胶料在制备或存放时混入杂质(1)妥善保管原材料,配合剂研磨、过筛；(2) 保持操作环境清洁，严格按工艺规程操作，妥善存放胶料；(3) 对胶料进行过滤或薄通。胶料中含有微小胶粒，胶片表面不光滑(1)混炼时有微量交联剂混入，热处理后部分交联(2)将未返炼好的胶块混入返炼好的胶料中。(1)混炼前用酒精擦拭辊筒和挡板及操作器具；(2) 返炼时逐渐缩小辊距，防止挤压成胶块；(3) 过滤；(4) 停放一段时间后，重新返炼或薄通。返炼时胶料成碎渣，难于返炼(1)胶料存在结构化现象；(2) 胶料出现焦烧。(1)选用最佳的结构控制剂，并进行热处理(2)胶料存放温度过高，缩短返炼时间；(3) 选用低活性交联剂，返炼时开足冷却水。胶料返炼时粘辊，表面发粘，出现皱纹(1)返炼时温度过高；(2)返炼过度； (3)存放时间过长。(1)返炼时开足冷却水，缩短返炼时间；(2)存放时间尽可能性不要超大型一个月 颜料分散不均匀(1)着色剂颗粒太粗；(2)添加方法不当。(1)着色剂研磨、过筛；(2)制成着色剂母料添加；(3)薄通、过滤。2.5 半成品
