氟橡膠中含有氟原子,，氟原子與碳原子組成的C-F鍵性能很高，同時氟原子有極大的吸附效應(yīng),，有賴于這種特殊的分子結(jié)構(gòu),，使得氟橡膠具有優(yōu)異的耐熱性、耐藥品性,、耐溶劑性,、耐氟化性、耐真空性,、耐油性,、耐老化等多種性能。氟橡膠最早應(yīng)用于航空領(lǐng)域,，但應(yīng)用最廣泛的是在汽車領(lǐng)域,，占應(yīng)用總量的60% ~ 70%。因此,，從實際應(yīng)用的角度出發(fā),，確保選擇合適的氟橡膠是十分重要的。

FKM（美國）及FPM（歐洲）均為偏氟乙烯系氟橡膠的縮寫,，只因地域不同而有所差異,，1956年首先由杜邦公司生產(chǎn)，商標為VITON,。因為杜邦的知名度過高,，很多人認為VITON就是FKM，但其實不然,。氟橡膠的種類很多,，性能也不盡相同。根據(jù)化學組成的不同,，氟橡膠可大體上分為氟碳橡膠,、氟硅橡膠、氟化磷腈橡膠,。目前,，比較常見的氟橡膠為以下幾類：

1）氟橡膠23,，國內(nèi)俗稱1號膠，為偏氟乙烯和三氟氯乙烯共聚物,；

2）氟橡膠26,，國內(nèi)俗稱2號膠，杜邦牌號VITON A,，為偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物,，綜合性能優(yōu)于氟橡膠23；

3）氟橡膠246,，國內(nèi)俗稱3號膠,，杜邦牌號VITON B，為偏氟乙烯,、四氟乙烯,、六氟丙烯三元共聚物,，氟含量高于氟橡膠26,，耐溶劑性能較好；

4）氟橡膠TP,，國內(nèi)俗稱四丙氟橡膠FEPM,，旭硝子牌號Aflas，為四氟乙烯和碳氫丙烯共聚物,，耐水蒸氣和耐堿性能優(yōu)越,；

5）偏氟醚橡膠，杜邦牌號VITON GLT,，為偏氟乙烯,、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚,、硫化點單體四元共聚物,，低溫性能優(yōu)異；

6）全氟醚橡膠,，簡稱FFKM,，杜邦牌號Kalrez，低溫性能優(yōu)異,，氟含量高,，耐溶劑性能優(yōu)異；

7）氟硅橡膠,，低溫性能優(yōu)異,，具有一定的耐溶劑性能。

氟元素是已知的化學元素中電負性最強的元素,，C-F鍵能很高,，如表1所示,。氟原子半徑很小，相當于C-C鍵長的一半,，這使得氟原子能緊密的排列在碳原子的周圍,，形成了C-C鍵的保護屏障，這賦予了含氟高分子彈性體C-C鍵的化學惰性,。

另外,，由于氟原子的存在，在其強吸電子效應(yīng)和對C-C鍵屏蔽保護作用下,，使C-C鍵的鍵長縮短,，鍵能增加。不僅如此,，氟化了的碳原子與其他原子結(jié)合的鍵能也相應(yīng)的有所提高,，從而提高了含氟高分子彈性體的耐熱性和耐腐蝕性，如表2,。同時,，氟原子也使含氟化合物化學鍵的自由旋轉(zhuǎn)能大為增加，使氟碳彈性體分子的剛性增強,，柔性和耐低溫性能有所下降,，如表3^[3-4]。

表1 鍵能對比

表2 氟化碳原子和非氟化碳原子與其他原子生成的化學鍵鍵能比較

表3 含氟化合物化學鍵的自由旋轉(zhuǎn)能

通過大量的對比試驗,，我們發(fā)現(xiàn)氟橡膠與其他類別相比,，性能十分優(yōu)異（見圖1-4及表4）^[3-4]。它的氣體透過性較低,，適用于高真空裝置,、隔斷外界氣體的用途；力學性能較好,，但常溫下彈性較差,，其伸長率一般為150%~300%，撕裂強度20~40KN/n,，拉伸強度10~25MPa,；耐高溫性能較好，氟橡膠26可在200~ 250℃范圍內(nèi)長期工作,，或在300℃下短期工作,，但耐低溫性能一般，能保持彈性的極限溫度范圍為-15~20℃,。

圖1耐熱性與耐油性的對比

圖2耐燃油性能對比

圖3燃料透過性的對比

圖4 壓縮永久變形量對比

圖5 各類橡膠的耐溫曲線

表4 常用橡膠的氣體透過系數(shù)（cm³ mm/24h m² atm）

從氟橡膠的生產(chǎn)工藝來看,，它的配方一般包括生膠、硫化劑（交聯(lián)劑）,、催化劑,、補強劑和助劑等幾個方面,。在滿足所需交聯(lián)度的條件下，硫化劑應(yīng)盡量少用,，雖然增加補強劑對機械強度的提高和電性能有利,，但用量也不宜過多，否則對耐熱性有很大影響,。因此,，生產(chǎn)工藝中氟含量、分子量,、分子量分布,、硫化劑濃度等系數(shù)的差異往往也是造成氟橡膠間特性差異的主要原因，如表5-9及圖6所示^[5-6],。

表5 含氟量與各特性間的關(guān)系

圖6氟含量與耐甲醇,、耐丙酮的關(guān)系

表6 硫化方法與特性間的關(guān)系

表7 分子量與特性間的關(guān)系

表8 分子量分布的影響

表9 硫化劑與硫化促進劑與特性間的關(guān)系

FEPM與一般的FKM有很大區(qū)別,，由于其不同的分子結(jié)構(gòu),，它對堿、胺具有優(yōu)異的耐久性能,。同時具有耐熱性以及電氣絕緣性,，由于耐蒸汽性較好,，所以可用于其他FKM無法使用的用途中,。具有偏氟乙烯單體的FKM對堿的耐久性相對較弱，相反,，對汽油性的耐久性和低溫柔軟性都較好,，圖7是FEPM與FKM（二元系、三元系）的比較,，我們由此也可以看出它們具有完全不同的特性,，即使同屬于氟橡膠，所擅長的領(lǐng)域也完全不同,，因此,，根據(jù)性能要求，需分開使用,。

A  FEPM與FKM不同的分子結(jié)構(gòu)

B  Aflas（100系列）與FKM（二元系）的性能差異

圖7 FEPM與FKM（二元系,、三元系）的比較

FFKM主要由四氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚為主要單體,，并與少量帶硫化點的第三單體共聚而成,。具有對高溫及化學藥品及其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，可抵抗1600多種化學品的腐蝕,，其優(yōu)異性有助于保持密封的完整性和安全性,。這種突出的實用價值使它在工業(yè)上具有各種各樣的特殊應(yīng)用,。它的開發(fā)和應(yīng)用代表了氟橡膠發(fā)展的最高點。圖8和表10是FFKM與FKM的比較,，對比發(fā)現(xiàn)由于主鏈的四氟乙烯被氟化,，性能發(fā)生了質(zhì)的飛越。圖9則是Kalrez常用牌號類型,，可滿足各種苛刻工況的要求,。

A  Kalrez與FKM不同的分子結(jié)構(gòu)

B  Kalrez與FKM分別浸泡在丙酮、甲苯等有機介質(zhì)中

（16分鐘后FKM明顯溶脹）

圖8 FFKM與FKM的比較

表10 Kalrez與FKM不同介質(zhì)中的體積增加率

圖9各類苛刻工況下的Kalrez常用牌號

氟橡膠因其優(yōu)異的性能,，已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用,，很好地解決了苛刻條件下的密封問題。隨著人們對氟橡膠制造工藝的不斷改進和應(yīng)用的深入研究,，未來,，這一綜合性能最佳的密封材料勢必在更多的領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。

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