氟橡膠發展簡史
40年代末,隨著航空工業中高性能氣體渦輪發動機的套用,其某些橡膠配件需要耐腐蝕、耐高溫等,而傳統沿用的氯丁橡膠、丁晴橡膠、矽橡膠等已不能適應需要。為滿足軍事工業和尖端科技技術的需要,不得不開發研究特殊橡膠材料彈性體。
首先,由美國空軍和3M公司聯合研製了含氟丙烯酸脂1F4和2F4,但物理機械性能均較差。後來美國陸軍軍需研究和發展部門、M.W.Kellogg公司(後併入3M公司)以及Wright空軍發展中心材料試驗室等共同開發了Kel-F彈性體(偏氟乙烯和三氟氯乙烯共聚物),具有良好的物理機械性能、耐高溫性、耐油性、耐燃料、耐硝酸晉蝕,但耐極性溶劑和雙酯類油的性能較差。
氟橡膠到1958年,3M公司和杜邦公司分別按美國陸軍軍需部和Wright空軍發展中心的研究計畫,幾乎同時開發成功了六氟丙烯和偏氟乙烯的共聚彈性體,商品名為Kel-F214。這類氟橡膠物理機械性能良好,耐高溫、耐氧化、耐各種液體,這種含氟彈性體產量大,套用最廣。1969年7月20日,美國阿波羅11號宇宙飛船在月球成功著陸,太空人阿姆斯特朗穿著3M氟橡膠做成的鞋子在月球表面留下了人類第一個腳印。
近年來,3M公司不斷深入開發氟橡膠新的產品,形成了二元氟橡膠,三元氟橡膠,耐胺鹼氟橡膠,耐低溫氟橡膠,全氟醚氟橡膠,過氧化物硫化氟橡膠等系列的產品。在氟聚合物生產中,3M是世界首家確認不使用全氟辛酸(PFOA)的公司。
3M氟橡膠功能介紹
3M氟橡膠套用
3M氟橡膠套用及特點如下
| 套用領域 | 套用 | 主要優勢 |
| 交通運輸業 近年來,由於使用環境越來越苛刻,氟橡膠在交通運輸業(汽車、航天、小型引擎等)密封系統中的套用日益增長 | 傳動系統:密封件 燃油系統: 燃油膠管、加油管、燃油噴嘴O型圈、油箱密封圈等 潤滑系統: 氣門油封,鏇轉軸密封,引擎密封,缸體密封等 | 耐介質性能優異; 與金屬或塑膠基材粘合力強; 耐油性能優異; 耐滲透性好 體積溶脹和物理性能隨時間變化小 耐熱性好 密封性能好 |
| 製藥和食品加工 可以使密封系統耐高溫和耐強腐蝕的化學介質,從而延長加工設備的使用壽命。 | 碟閥、球閥、泵體密封體、O形圈、膠管、墊片、襯裡、膜片和其他密封件 | 廣泛的耐化學介質性能; 壽命長 耐熱性好 純度高 |
| 污水處理和環境保護 主要用在泵體密封件,閥門密封件,膠管,膜片和膨脹節接頭。 | 閥座、襯裡、管道墊片、泵體密封件、油箱襯裡和膨脹節接頭 | 耐化學介質性能優異; 與金屬粘合力強; 壽命長 硬度適中 |
| 石油、天然氣和採礦 從石油鑽探到輸油管網,面臨強烈的腐蝕性環境,如酸性石油和天然氣,胺類,強酸和蒸汽。 | 油井封隔器,安全閥,接插頭,V形圈,T形圈和模壓件 | 耐化學介質性能優異; 耐H2S和CO2等腐蝕性氣體; 體積溶脹和性能隨時間和溫度變化小; 耐失壓爆破性好 與金屬粘合力強 |
耐化學介質性能
3M氟橡膠的耐化學介質性能
| 低溫氟橡膠 | 氟橡膠 | 耐胺鹼氟橡膠 | |||
| LTFE6400 (氟含量67.1%) | 二元膠 (氟含量66%) | 三元膠 (氟含量68-71%) | 二元膠 | 三元膠 | |
| 耐氧化性 | + | + | + | + | + |
| 耐臭氧性 | + | + | + | + | + |
| 耐輻射性 | + | + | + | + | + |
| 耐水性(<100℃) | + | + | + | + | + |
| 耐水性(>150℃) | + | · | · | + | · |
| 耐油性(潤滑油) | + | + | + | + | + |
| 耐蒸汽性 | + | + | + | + | + |
| 耐鹼性(濃鹼) | + | - | - | + | + |
| 耐酸性 | + | + | + | + | + |
| 耐醇性(甲醇) | + | - | + | + | + |
| 耐醇性(其它醇類) | + | + | + | + | + |
| 耐脂肪烴類 | + | + | + | + | + |
| 耐芳香性 | + | + | + | - | · |
| 耐燃油性 | + | ||||
註:+性能優異(影響很小或沒有影響)·性能良好(中等影響)-不推薦使用(影響極大)
3M氟橡膠的加工
重要因素
門尼粘度、硫化速度、焦燒安全性、流動性、脫模性
常用加工工藝
—注射成型:採用這一工藝的氟橡膠可以採用低門尼粘度和中等門尼粘度(20-60MV),焦燒安全性好和硫化速度快的牌號。
—注壓成型:採用這一工藝的氟橡膠可以採用低門尼粘度和中等門尼粘度(20-60MV),焦燒安全性好的牌號,以免注壓過程中產生焦燒。
—平板模壓成型:採用這一工藝的氟橡膠可以採用高門尼粘度(50-90MV),硫化速度快的牌號。
—擠出成型:採用這一工藝的氟橡膠可以採用低門尼粘度(20-40MV),焦燒安全性好的牌號。很多場合下可以採用加工助劑來提高流動性和表面光潔度。
—塗覆成型:溶液的粘度由所選擇的溶劑和填料用量決定。溶液的穩定性(儲存期)是需要考慮的首要問題。
—二段硫化:為了達到最佳性能,橡膠最後經過二段硫化。一般的二段硫化條件為230℃@24h。但是,二段硫化的時間和溫度隨著不同的產品,加工過程和成本而變化。對於某些套用。可以不採用二段硫化。
氟橡膠典型物理性能
雙酚硫化二元氟橡膠
| 牌號 | 門尼 | 低溫回縮 | 壓縮變形 | 0型圈 | 粘合密封 | 模壓成型 | 擠出成型 | 塗覆 | 複合成型 |
| FC2121 | 24 | -18 | 14 | · | |||||
| FC2110Q | 17* | -18 | 19 | · | |||||
| FC2120 | 23 | -18 | 16 | · | · | ||||
| FC2122 | 25 | -18 | 25 | · | |||||
| FC2123 | 25 | -18 | 20 | · | · | ||||
| FC2144 | 41 | -18 | 17 | · | · | ||||
| FC2146X | 46 | -18 | 15 | · | · | ||||
| FC2152 | 51 | -18 | 22 | · | |||||
| FC2174 | 40 | -18 | 12 | · | |||||
| FC2176 | 30 | -18 | 22 | · | |||||
| FC2177D | 33 | -18 | 21 | · | · | ||||
| FC2178 | 100 | -18 | 10 | ||||||
| FC2179 | 80 | -18 | 10 | · | |||||
| FC2180 | 40 | -18 | 12 | · | |||||
| FC2181 | 44 | -18 | 13 | · | · | ||||
| FC2211 | 20* | -18 | 17 | ||||||
| FC2230 | 38 | -18 | 15 | · | |||||
| FC2260 | 60 | -18 | 25 | · | |||||
| FC2261Q | 63 | -18 | 14 | · | |||||
| FC2299PX | 150 | -18 | 14 | · | |||||
| FC2299 | 150 | -18 | 14 | · | |||||
| FE5610 | 17* | -18 | 21 | · | |||||
| FE5620Q | 23 | -18 | 13 | · | |||||
| FE5621 | 23 | -18 | 13 | · | |||||
| FE5622Q | 22 | -18 | 18 | · | · | ||||
| FE5623 | 24 | -18 | 13 | · | |||||
| FE5640Q | 40 | -18 | 11 | · | |||||
| FE5641Q | 40 | -18 | 11 | · | |||||
| FE5642 | 42 | -18 | 17 | · | · | ||||
| FE5643Q | 40 | -18 | 11 | · | |||||
| FE5660Q | 60 | -18 | 9 | · |
食品級二元氟橡膠
| 牌號 | 門尼 | 低溫回縮 | 壓縮變形 | 0型圈 | 粘合密封 | 模壓成型 | 擠出成型 | 塗覆 | 複合成型 |
| FG5630Q | 30 | -18 | 13 | · | · | · | |||
| FG5661 | 60 | -18 | 14 | · | · | · | |||
| FG5690Q | 97 | -18 | 10 | · | · | · |
雙酚硫化三元氟橡膠
| 牌號 | 氟含量 | 門尼 | 低溫回縮 | 壓縮變形 | 0型圈 | 粘合密封 | 模壓成型 | 擠出成型 | 塗覆 | 複合成型 |
| FE5520 | 65.9 | 26 | -19 | 20 | · | · | ||||
| FE5522 | 65.5 | 29 | -19 | 20 | ||||||
| FE5730 | 69.2 | 36 | -12 | 45 | · | |||||
| FE5830Q | 70.5 | 33 | -7 | 44 | · | |||||
| FE5840Q | 70.1 | 37 | -7 | 26 | · | · | ||||
| FT 2320 | 69 | 23 | -12 | 39 | · | · | ||||
| FT 2350 | 68.6 | 58 | -14 | 33 | ||||||
| FT 2430 | 68.6 | 31 | -14 | 38 | ||||||
| FT 2481 | 68.6 | 75 | -14 | 24 | ||||||
| FX11818 | 68.6 | 28 | -14 | 34 | · | · | ||||
| FX3734 | 68.6 | 42 | -13 | 23 | · |
3M耐胺鹼氟橡膠
| 牌號 | 氟含量 | 門尼 | 低溫回縮 | 壓縮變形 | 0型圈 | 粘合密封 | 模壓成型 | 擠出成型 | 塗覆 | 複合成型 |
| BRE7131X | 60 | 34 | -1 | 34 | · | · | ||||
| BRE7132X | 60 | 34 | -1 | 34 | · | · | ||||
| BRE7231X | 60 | 34 | -9 | 34 | · | · |
3M過氧硫化氟橡膠
| 牌號 | 氟含量 | 門尼 | 低溫回縮 | 壓縮變形 | 0型圈 | 粘合密封 | 模壓成型 | 擠出成型 | 塗覆 | 複合成型 |
| FLS2650 | 70.3 | 50 | -7 | 28 | · | · | ||||
| FPO3740 | 69.5 | 38 | -7 | 36 | · | · | ||||
| FPO3741 | 69.5 | 38 | -7 | 30 | · | · |
3M低溫氟橡膠
| 牌號 | 氟含量 | 門尼 | 低溫回縮 | 壓縮變形 | 0型圈 | 粘合密封 | 模壓成型 | 擠出成型 | 塗覆 | 複合成型 |
| LTFE6400X | 67.1 | 85 | -40 | 26 | · | · | · | · |
3M全氟醚氟橡膠
| 牌號 | 門尼 | 低溫回縮 | 壓縮變形 | 0型圈 | 粘合密封 | 模壓成型 | 擠出成型 | 塗覆 | 複合成型 |
| PFE 60Z | 60 | -2 | 49 | · | · | ||||
| PFE 80Z | 80 | -2 | 49 | · | · | ||||
| PFE 90Z | 98 | -2 | 40 | · | · | ||||
| PFE4131TZ | 100 | -2 | 17 |
