原标题:【深涂学会 科普知识】什么是全氟醚橡胶?全氟醚密封产品有什么特性?
全氟醚橡胶是指四氟乙烯、全氟化甲基乙烯基醚和全氟烯醚的三元共聚物,是一种完全不含有C-H键的橡胶,具有和聚四氟乙烯类似的热稳定性和耐化学介质性。
全氟醚橡胶几乎能承受一切化学介质的腐蚀,其中包括醚类、酮类、苯环类溶剂、强氧化剂、强酸、强碱等,并能承受其他橡胶所不能使用的化学药品(如:丙烯腈、丁基丙烯腈、DNT、醚类、二氯甲烷、苯乙烯、胺基类、乙氧基乙醇、氧化乙烯、氧化合物、氮化合物、THF、苯胺基、DMF、二环氧丙烷、酮类、稀释剂类、氯乙烯、丁二烯类、DMT、酯类、氧化丙烯等),在这些介质中全氟醚橡胶也能显现出优异的使用性能。但是,全氟醚橡胶的耐溶剂性能会因为生胶牌号的不同有着一定的差异,所以在使用时一定要正确选择胶的牌号,尤其是应用于胺基化合物时应特别注意。
全氟醚橡胶O形圈可耐绝大部分溶剂物性优良,尺寸方面OTHELLO奥赛罗也相当齐全。
全氟醚橡胶的耐高温、耐特殊介质性能是通用氟橡胶无可比拟的。全氟醚橡胶的耐高温压缩永久变形性能优于氟橡胶。
对于严苛的高温环境中,仍然可以维持产品物理性能及稳定密封能力,目前OTHELLO公司全氟醚橡胶密封产品至高连续使用温度可达330 ℃ 。
对于在Plasma 环境中,表现出高洁净低Particle 的产品特性,可长时间承受等离子体撞击,依然保持良好的密封效果。
全氟醚橡胶的硫化胶还具有对气体和液体的低渗透性和良好的耐燃烧性能、电气绝缘性能、较低的摩擦磨损性能及热传导率和线膨胀系数。
全氟醚橡胶的密度为 1 .9 ~ 2 .0g/cm3, 硫化胶的硬度、拉伸强度、拉断伸长率、撕裂强度、拉伸永久变形、压缩永久变形、弹性等性能,可在一定的范围内选择不同的生胶品种、填料、硫化剂等进行调整,具有与氟橡胶类同的良好物理机械性能。
全氟醚橡胶(FFKM) 是当今最耐高温(最高可达325 ℃) 和最耐化学介质(1 800多种) 的合成弹性体,也是最昂贵(每千克数万元) 的合成弹性体。最早研发全氟醚橡胶的公司是美国杜邦公司,全氟醚橡胶是该公司于20世纪60年代末为耐液体火箭燃料而开发的密封材料,1968年研究成功,该材料由TFE、PMVE和少量硫化点单体组成,1975年起对外正式销售,商品名为Kalrez。
全球全氟醚橡胶市场上,杜邦公司的全氟醚橡胶制品质量相对较好,种类也较为齐全,在中国占据较大的市场份额,但是为了保护自己公司的技术专利,杜邦公司目前只向外出售全氟醚橡胶制品,不出售生胶和预混胶。2015年杜邦公司将Viton品牌的氟橡胶业务全部转给科慕公司,但Kalrez品牌的全氟醚橡胶仍保留在杜邦公司自己手中。前苏联在航天科技的发展过程中为解决火箭推进剂中强氧化剂和高温气体的密封问题,合成橡胶研究院也开发了一种三元共聚的全氟醚橡胶。1985年,日本大金公司在购买俄罗斯全氟醚橡胶专利的基础上,通过二次开发合成PMVE和TFE的二元全氟醚橡胶。随后意大利苏威公司和美国3M公司开发成功全氟醚橡胶,2017年ACG公司(原日本旭化成公司) 也开发成功全氟醚橡胶。
我国晨光院早在20世纪70年代就开始全氟醚橡胶的研究工作,但试验进展缓慢,到80年代初才合成出样品,后来由于种种原因该项工作完全停止,直到2000年才重新启动。2006年完成了PMVE[40]和硫化点单体的合成以及全氟醚橡胶聚合技术研究[1],建立了批量生产装置,产品供应国家急需用户。在晨光院之后,三爱富公司也开发了全氟醚橡胶[2],现已有少量产品供应市场。2019年国家自然科学基金会将全氟醚橡胶列入“十三五”重大项目[3],可以预期全氟醚橡胶将有更大进展。
[3] 国家自然科学基金委员会化学科学部. 耐极端环境高性能氟醚橡胶的制备科学[Z]. 北京:国家自然科学基金委员会化学科学部,2019