氟橡膠是指主鏈或側鏈的碳原子上含有氟原子的一種合成高分子彈性體，它不僅具有較好的力學(xué)性能，而且有很高的耐高溫、耐油及耐多種化學(xué)藥品侵蝕的特性，綜合性能特別優(yōu)異，所以它的應用范圍廣泛，尤其大量用于特殊密封制品的生產(chǎn)，是現代航空、導彈、火箭，宇宙航行等科學(xué)技術(shù)及其他工業(yè)（如汽車(chē)）方面不可缺少的材料。

1、氟橡膠的結構特點(diǎn)和應用領(lǐng)域

由于聚烯烴類(lèi)氟橡膠（26 型氟橡膠，23 型氟橡）和亞硝基氟橡膠中，主鏈上都沒(méi)有不飽和的C＝C 鍵結構。減少了由于氧化和熱解作用在主鏈上產(chǎn)生降解、斷鏈的可能。偏氟乙烯中亞甲基基團對聚合物鏈的柔軟性起著(zhù)相當重要的作用，例如氟橡膠23-21 和氟橡膠23-11 是分別由偏氟乙烯和三氟氯乙烯按7 ∶3 和5 ∶5 的比例組成，顯然，前者比后者柔軟。

無(wú)論是偏氟乙烯和三氟氯乙烯，或者前者和六氟丙烯的共聚物以及它們和四氟乙烯的三聚物，都可以是以晶態(tài)為主或無(wú)定形態(tài)為主。這取決于當一個(gè)單體為共聚物的主要鏈段時(shí)，另一個(gè)單體介入的含量。電子衍射研究指出，在偏氟乙烯鏈段中六氟丙烯摩爾分數達7％，或者在三氟氯乙烯的鏈段中偏氟乙烯的摩爾分數達16％時(shí)，這兩種共聚物仍具有和其相當的均聚物的晶體結構。但是，當前者的六氟丙烯摩爾分數增加到15％以上，或者后者的偏氟乙烯摩爾分數增加到25％以上時(shí)，晶格就被大幅度破壞，導致它們具有橡膠性能為主的無(wú)定形結構。這是由于第二單體引入量的增加，破壞了其原有分子鏈的規整性。氟橡膠可以與丁腈橡膠、丙烯酸酯橡膠、乙丙橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠等并用，以降低成本，改善物理機械性能和工藝性能。

最早的氟橡膠為1948 年美國DuPont 公司試制出的聚-2-氟代-1，3-丁二烯及其與苯乙烯、丙烯等的共聚體，其性能并不比氯丁橡膠、丁橡膠突出，而且價(jià)格昂貴，沒(méi)有實(shí)際工業(yè)價(jià)值。20世紀50 年代后期，美國Thiokol 公司開(kāi)發(fā)了一種低溫性能好、耐強氧化劑（N2O4）的二元亞硝基氟橡膠。氟橡膠開(kāi)始進(jìn)入實(shí)際工業(yè)應用。中國從1958 年開(kāi)始也開(kāi)發(fā)了多種氟橡膠，主要為聚烯烴類(lèi)氟橡膠，如23 型、26 型、246 型以及亞硝基類(lèi)氟橡膠；隨后又發(fā)展了較新品種的四丙氟橡膠、全氟醚橡膠、氟化磷橡膠。這些氟橡膠品種都首先以航空、航天等國防軍工配套需要出發(fā)，逐步推廣應用到民用工業(yè)部門(mén)，已應用于現代航空、導彈、火箭、宇宙航行、艦艇、原子能等技術(shù)及汽車(chē)、造船、化學(xué)、石油、電訊、儀器、機械等工業(yè)領(lǐng)域。

氟橡膠在日常生活中的應用領(lǐng)域非常廣泛，譬如在汽車(chē)配件、航空與航天領(lǐng)域、機械密封、泵、反應器、攪拌器、壓縮機外殼、閥、各類(lèi)儀表和其它設備上用作閥座、閥桿的填料，隔膜和墊片，以及在橡膠板行業(yè)、半導體制造行業(yè)和食品與制藥等行業(yè)都很發(fā)揮其作用。

隨著(zhù)無(wú)鉛汽油和電噴裝置等在汽車(chē)上使用，燃油膠管的結構和材料變化很大，內膠層已用氟橡膠來(lái)代替丁腈橡膠，為了降低燃油滲透和進(jìn)一步改進(jìn)耐熱性，內膠層多采用復合結構，即由氟橡膠和氯醇橡膠或丙烯酸酯橡膠組成，由于氟橡膠價(jià)格比較昂貴，因此氟橡膠層比較薄，厚度約為0.2～0.7 mm。這種結構燃油膠管已成為國外的主流產(chǎn)品。我國也已開(kāi)發(fā)出這種氟橡膠為內層的膠管，并在桑塔納、奧迪、捷達、富康等型號的轎車(chē)上使用。在技術(shù)含量較高的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機、變速箱、汽門(mén)油封方面，所選用的材料主要是氟橡膠、氫化丁腈橡膠等。

氟橡膠和硅橡膠復合油封已成為最常用的發(fā)動(dòng)機曲軸油封。裝卸車(chē)液壓系統和大型裝卸車(chē)液壓系統連續工作時(shí)間長(cháng)，油溫及機件溫度上升很快，普通橡膠不能滿(mǎn)足其工作要求，而氟橡膠制品憑其優(yōu)良的耐溫性能，能滿(mǎn)足各種苛刻的技術(shù)要求。伴隨著(zhù)汽車(chē)工業(yè)對可靠性、安全性等要求的不斷提升，氟橡膠在汽車(chē)行業(yè)中的需求量也呈現出迅速增長(cháng)趨勢。

除汽車(chē)工業(yè)應用以外，氟橡膠密封件被應用在鉆井機械、煉油設備、天然氣以及電廠(chǎng)脫硫裝置上，可以同時(shí)承受高溫、高壓、油類(lèi)和強腐蝕介質(zhì)等苛刻條件；在化工生產(chǎn)中氟橡膠密封件被用在泵、設備容器之中，用于密封無(wú)機酸、有機物等化學(xué)物質(zhì)。在石油和化學(xué)工業(yè)中氟橡膠密封產(chǎn)品用于機械密封、泵、反應器、攪拌器、壓縮機外殼、閥、各類(lèi)儀表和其它設備上，如通常用作閥座、閥桿的填料，隔膜和墊片。氟橡膠更是現代航空、導彈、火箭、宇宙航行、艦艇、原子能等科學(xué)技術(shù)不可缺少的高性能材料之一，近些年在航空和航天領(lǐng)域中，氟橡膠新產(chǎn)品不斷地開(kāi)發(fā)出來(lái)。

 2、氟橡膠的主要性能

氟橡膠具有獨特的性能，其硫化膠各項性能分別敘述如下。

（1）耐腐蝕性性能：氟橡膠具有best的耐腐蝕性能。一般說(shuō)來(lái)它對有機液體（燃料油、溶劑、液壓介質(zhì)等）、濃酸（硝酸、硫酸、鹽酸）、高濃度過(guò)氧化氫和其他強氧化劑作用的穩定性方面，均優(yōu)于其他各種橡膠。

（2）耐溶脹性能：氟橡膠具有高度的化學(xué)穩定性，是目前所有彈性體中耐介質(zhì)性能best的一種。26 型氟橡膠耐石油基油類(lèi)、雙酯類(lèi)油、硅醚類(lèi)油、硅酸類(lèi)油，耐無(wú)機酸，耐多數的有機、無(wú)機溶劑、藥品等，僅不耐低分子的酮、醚、酯，不耐胺、氨、氫氟酸、氯磺酸、磷酸類(lèi)液壓油。23 型氟膠的介質(zhì)性能與26 型相似，且更有獨特之處，它耐強氧化性的無(wú)機酸如發(fā)煙硝酸、濃硫酸性能比26 型好，在室溫下98%的HNO3中浸漬27 天它的體積膨脹僅為13%～15%。

（3）耐熱和耐高溫性能：在耐老化方面氟橡膠可以和硅橡膠相媲美，優(yōu)于其他橡膠。26 型氟橡膠可在250 ℃下長(cháng)期工作，在300 ℃下短期工作，23 型氟橡膠經(jīng)200 ℃×1 000 h 老化后仍具有較高的強力，也能承受250 ℃短期高溫的作用。四丙氟橡膠的熱分解溫度在400 ℃以上，能在230 ℃下長(cháng)期工作。氟橡膠在不同溫度下性能變化大于硅橡膠和通用的丁基橡膠，其拉伸強度和硬度均隨溫度的升高而明顯下降，其中拉伸強度的變化特點(diǎn)是：在150 ℃以下，隨溫度的升高而迅速降低，在150～260 ℃之間，則隨溫度的升高而下降較慢。

氟橡膠的耐高溫性能和硅橡膠一樣，可以說(shuō)是目前彈性體中best的。26-41 氟膠在250 ℃下可長(cháng)期使用，300 ℃下短期使用；246 氟膠耐熱比26-41 還好。在300 ℃×100 h 空氣熱老化后的26-41 的物性與300 ℃×100 h 熱空氣老化后246 型的性能相當，其扯斷伸長(cháng)率可保持在100%左右，硬度90～95 度。246 型在350 ℃熱空氣老化16 h之后保持良好彈性，在400 ℃熱空氣老化110 min之后保持良好彈性，在400 ℃熱空氣老化110 min之后，含有噴霧炭黑、熱裂法炭黑或碳纖維的膠料伸長(cháng)率上升約1 ／2～1 ／3，強度下降1 ／2 左右，仍保持良好的彈性。23-11 型氟膠可以在200 ℃下長(cháng)期使用，250 ℃下短期使用。

（4）耐低溫性能：氟橡膠的低溫性能不好，這是由于其本身的化學(xué)結構所致，如23-11 型的Tg ＞0 ℃。實(shí)際使用的氟橡膠低溫性能通常用脆性溫度及壓縮耐寒系數來(lái)表示。膠料的配方以及產(chǎn)品的形狀（如厚度）對脆性溫度影響都比較大，如配方中填料量增加則脆性溫度敏感地變壞，制品的厚度增加，脆性混同度也敏感地變壞。氟橡膠的耐低溫性能一般它能保持彈性的極限溫度為-15～20 ℃。隨著(zhù)溫度的降低，它的拉伸強度變大，在低溫下顯得強韌。當用作密封件時(shí)，往往會(huì )出現低溫密封滲漏問(wèn)題。其脆性溫度隨試樣厚度而變化。例如26 型氟橡膠在厚度為1.87 mm時(shí)，其脆性溫度是-45 ℃，厚度為0.63 mm 時(shí)是-53 ℃，厚度為0.25 mm 時(shí)是-69 ℃。它的標準試樣26 型氟橡膠的脆性溫度是-25～-30 ℃，246 型氟橡膠的脆性溫度為-30～－40 ℃，23 型氟橡膠的脆性溫度為-45～－60 ℃。

（5）耐過(guò)熱水與蒸汽的性能：氟橡膠對熱水作用的穩定性不僅取決于本體材料，而且決定于膠料的配合。對氟橡膠來(lái)說(shuō)，這種性能主要取決于它的硫化體系。過(guò)氧化物硫化體系比胺類(lèi)、雙酚AF 類(lèi)硫化體系為佳。26 型氟橡膠采用胺類(lèi)硫化體系的膠料性能較一般合成橡膠如乙丙橡膠、丁基橡膠還差。

（6）壓縮變形性能：氟橡膠用于高溫下的密封中壓縮變形是它的關(guān)鍵性能。維通型氟橡膠所以得到極其廣泛的應用是與它的壓縮變形的改進(jìn)分不開(kāi)的。它是作為密封制品必須控制的一個(gè)重要性能。26 型氟橡膠的壓縮變形性能較其他氟橡膠都好，這是它之所以獲得廣泛應用的原因之一。在200～300 ℃的溫度范圍內其壓縮變形顯得很大。但在20 世紀70 年代美國DuPont 公司對其進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)展了一種低壓縮變形膠料（Viton E-60C），它是從生膠品種（Viton A 改進(jìn)為Viton E－60）和硫化體系選擇上（從胺類(lèi)硫化改進(jìn)為雙酚AF 硫化）進(jìn)行改進(jìn)的，這就使氟橡膠在200 ℃高溫下長(cháng)期密封時(shí)的壓縮變形性較好，氟橡膠在149 ℃長(cháng)期存放的條件下，其密封保持率在各類(lèi)橡膠中處于best的地位。

（7）耐氣候老化和耐臭氧性能：氟橡膠具有極好的耐天候老化性，耐臭氧性能。據報道，DuPont 開(kāi)發(fā)的VitonA 在自然存放10 年之后性能仍然令人滿(mǎn)意，在臭氧體積分數為0.01%的空氣中經(jīng)45 天作用沒(méi)有明顯龜裂。23 型氟橡膠的耐天候老化、耐臭氧性能也極好。

（8）機械性能：氟橡膠一般具有較高的拉伸強度和硬度，但彈性較差。26 型氟橡膠一般配合的強力在10～20 MPa 之間，扯斷伸長(cháng)率在150～350%之間，抗撕裂強度在3～4 kN ／m 之間。23 型氟橡膠強力在15.0～25 MPa 之間，伸長(cháng)率在200%～600%，抗撕裂強度在2～7 MPa 之間。一般地，氟橡膠在高溫下的壓縮變形大，但是如果以相同條件比較，如從150 ℃下的同等時(shí)間的壓縮變形來(lái)看，丁和氯丁橡膠均比26 型氟膠要大，26 型氟橡膠在200 ℃×24 h 下的壓縮變形相當于丁橡膠在150 ℃×24 h 的壓縮變形。

（9）電性能：氟橡膠的電絕緣性能不是太好，只適于低頻低壓下使用。溫度對它的電性能影響很大，從24 ℃升到184 ℃時(shí)，其絕緣電阻下降35 000 倍。26 型氟橡膠的電絕緣性能不是太好，只適于低頻，低電壓場(chǎng)合應用。溫度對其電性能影響很大，即隨溫度升高，絕緣電阻明顯下降，因此，氟橡膠不能作為高溫下使用的絕緣材。填料種類(lèi)和用量對電性能影響較大，沉淀碳酸鈣賦予硫化膠較高的電性能，其他填料則稍差，填料的用量增加，電性能則隨之下降。

（10）耐高真空性能：氟橡膠具有best的耐真空性能。這是由于氟橡膠在高溫、高真空條件下具有較小的放氣率和極小的氣體揮發(fā)量。26 型、246 型氟橡膠能夠應用于133×l0-9～133×10-10 Pa 的超高真空場(chǎng)合，是宇宙飛行器中的重要橡膠材料。氟橡膠的氣透性是橡膠中較低的，與丁基橡膠、丁腈橡膠相近。填料的加入能使硫化膠的氣透性變小，其中硫酸鋇的效果較中粒子熱裂法炭黑（MT）顯著(zhù)。氟橡膠的氣透性隨溫度升高而增大，氣體在氟橡膠中的溶解度較大，但擴散速度則很小，這有利于在真空條件下應用。氟橡膠對氣體的溶解度比較大，但擴散速度卻比較小，所以總體表現出來(lái)的透氣性也小。據報道，26 型氟橡膠在30 ℃下對于氧、氮、氦、二氧化碳氣體的透氣性和丁基橡膠、丁橡膠相當，比氯丁膠、天然橡膠要好。在氟橡膠中，填料的加入，充填了橡膠內部的空隙，從而使硫化膠的氣透性變小，這對于真空密封是很有利的。

（11）耐燃性能：橡膠的耐燃性取決于分子結構中鹵素的含量。鹵素含量愈多，耐燃性愈好。氟橡膠與火焰接觸能夠燃燒，但離開(kāi)火焰后就自動(dòng)熄滅，所以氟橡膠屬于自熄型橡膠。

（12）耐輻射性能：氟橡膠是屬于耐中等劑量輻射的材料。高能射線(xiàn)的輻射作用能引起氟橡膠產(chǎn)生裂解和結構化。氟橡膠的耐輻射性能是彈性體中比較差的一種，26 型橡膠輻射作用后表現為交聯(lián)效應，23 型氟橡膠則表現為裂解效應。246 型氟橡膠在空氣中常溫輻射在5×107 侖的劑量下性能劇烈變化，在1×107 侖條件下硬度增加1～3，強度下降20%以下，伸長(cháng)率下降30%～50%。所以，一般認為246 型氟橡膠可以耐1×107 侖，極限為5×107 侖。