氟橡胶的应用与开发

shao796

氟橡胶的应用与开发
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氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上接有氟原子的一种合成高分子弹性体。该类新型高分子材料具有耐热、耐油、耐溶剂、耐强氧化剂等特性．并具有良好的物理机械性能， 成为现代工业尤其是高技术领域中不可缺少和替代的基础材料，广泛应用于国防、军工、航空航天、汽车、石油化工等诸多领域，目前世界氟橡胶产量60％以上用于汽车工业。
  h8 o7 K! R7 c- r. V2 h国外生产现状
  [* k. T& _/ n     2003年全球氟橡胶生产能力近40000t／a，品种(包括配合胶)50余种，实际产量约30000t／a左右。主要生产国为美国、德国、意大利、比利时、荷兰、日本和俄罗斯等。
! J; _) v4 s" }8 z  ^     氟橡胶存在着生胶加工工艺性能和硫化胶的物理性能不好协调的矛盾， 因此一方面氟橡胶在合成上通过加宽分子量分布范围和增加分子链非离子化端基．改 善加工工艺和压缩变形性能；另一方面，开发新耐热助剂，以解决热稳定交联键和提高物理机械性能。
     美国杜邦公司开发了Viton—A-HV，VitonE60、E60C 用于垫片、o 型圈和油封；VitonE-430，用于旋切垫片等复杂零件；Viton970 用于液压系统密封；VitonGLT用于低温柔性用途等。
3M 公司已开发出24个品级。其中有些是压缩变形小，且硫化速度快的品级，如2170、2173、2174、2179和2180， 可用于。形圈及垫圈；还有撕裂强度高，中等粘度和高粘度的胶料等；3M 公司的FX11818。具有低温柔性、能耐航空燃料和含醇汽油等。

: L! q# N& y- N- U3 `      意大利Montfluos公司的Tecnflon P819N。含氟量达到70％， 具有极佳的耐化学介质性能。适于制造轴封和。形圈等密封制品。
% C$ P) s, D9 P5 @      美国Firestone公司开发的氟化磷腈橡胶(PNF)，虽然含氟量低，但对许多化学介质有足够的耐受能力，具有优异的耐温性能，耐温范围达-55~230℃。其性能类似硅橡胶和其它氟橡胶。并具有优异耐磨、耐低温性能。
      20世纪70年代美国杜邦公司开发了氟弹性体Kalrez，称为全氟醚橡胶， 日本大金公司和前苏联也开发出此类产品，该橡胶具有聚四氟乙烯的耐热、耐化学稳定，能耐氟溶剂以外的一切溶剂，由全氟醚橡胶加工的密封制品可以在260-290oC下长期使用。间断使用温度可达到315℃。是目前耐热性能最好的氟橡胶。日本信越公司开发并已经商品化的液体氟弹性体(SHIN—ETSV—SIFEL系列)， 是一种主链含有全氟醚结构，可在150℃加工，并具有优良耐油、耐溶剂、耐低温性能的氟橡胶。
     日本住友一3M 公司推出三种耐甲醇、氨类高含氟聚合物-Fluorel三元聚合型氟橡胶：FT-2350、FT-2481和FT-2690， 是偏氟乙烯、六氟丙烯、四氟乙烯共聚物，具有良好的加工性能， 耐老化性能优异，适于制作机械、化工设备的密封件。
     美国Exxon公司开发一种具有四氟乙烯一丙烯类共聚化学结构的新型氟橡胶Atlas，其性能特点是在热和腐蚀性环境中，能提高工作温度极限并延长使用寿命，用于制造包括密封件在内的各种密封制品。日本旭硝子公司和日本合成橡胶公司则开发出系列Atlas产品，如高分子量品级Aflasl00H、100S适用于模压密封制品； 通用型Aflas150P；低粘度品级Aflas150E，适用于挤出、压延制品； 最低粘度品级Aflas150L，用作衬里；近年来三家公司又合作开发了Atlas系列产品，如Atlas200，主要用于轴封、密封圈、o形圈、密封圈、耐腐蚀衬里。
9 K7 ^# N- u" I4 b) V9 _      日本大金公司开发的Dai1-dG-1001和G555。G-1001是可以用过氧化物硫化耐溶剂性良好的高含氟橡胶，G-555是一种耐含醇汽油性和低温特性综合平衡的氟橡胶品级。
Kel—F是美国3M 公司生产的高分子量的三氟氯乙烯一偏氟乙烯弹性体， 具有耐高温和对强氧化剂、强无机酸及高温油的化学稳定性。Ke卜F系列氟弹性体可用常规加工设备混炼、模压和硫化加工．制成高强度硫化胶，可用六次甲基二胺甲酸酯或者有机过氧化物进行硫化。
  z0 x+ _( V+ t% A1 S      美国杜邦公司近期推出3种过氧化物硫化的Viton氟橡胶，如GF 205NP，不需二段硫化，可降低成本；GBL 205LF， 不用氧化铅配合，具有极好的耐蒸汽和耐酸性：GF-300，可以改善胶料的加工性能，且具有宽范围的耐燃油性。此外该公司还开发出新的耐汽车燃油的GBLT-201和GBLT-601．是替代现有品级的理想选择，不仅成本低，且可以在-40oC下提供可靠密封。
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: B1 {% {9 u5 A随着我国汽车等工的发展对氟橡胶需求快速增长，1995-1998年，国内氟橡胶消费量年均增长速度高达21．55％ ，1999~2001年消费增长近50％，2001年国内氟橡胶的消费量约为1500t左右，2002年国内汽车产量突破了300万辆，实现历史性跨越，2003年迅猛发展，产量达到444．37万辆，2004年上半年汽车工业增势趋缓，但是仍保持较高增长速度，尤其是轿车产量增长维持相当高速度，2004年1-2月国内汽车产量303．05万辆，其中轿车144．89万辆， 同比增加了30．21％ ，预计2004年汽车总产量约为522万辆左右，远远超出“十五”规划数据．仅汽车行业预计2005年生产需要消耗氟橡胶4000t， 社会维修量消耗lO00t左右， 共需求氟橡胶5000t：此外国内军工、航空航天、水利设施等领域对氟橡胶需求也在快速增长． 预计2005年这些领域将消耗氟橡胶1500t左右。因此国内2005年氟橡胶的需求远远超出前几年的预测量，将达到6500t左右。根据汽车工业发展预测2010年国内汽车工业对氟橡胶的需求量将达到7500t左右。加上其他领域的消耗，2010年国内氟橡胶的市场容量约为95O0~10000t左右。
     2003年国内主要氟橡胶生产企业为上海三爱富新材料股份有限公司、晨光化工研究院两家企业、江苏梅兰化工公司，总生产能力约为2500t／a，其中上海三爱富新材料股份有限公司l~ t／a．晨光化工研究院lO00t／a， 江苏梅兰500t／a。生产能力远不能满足国内市场需求，因此许多领域不得不直接从国外进口氟橡胶。主要进口国为美国、意大利和俄罗斯。目前我国氟橡胶不仅数量不能满足需求，而且品种比较单一， 主要为26型氟橡胶， 产品性能也不如国外产品。鉴于国内市场对氟橡胶的需求量快速增长．上海三爱富和四川晨光分别扩建生产装置，如上海三爱富投资3．5亿元在上海漕泾化工区建设新氟化工生产基地，拟分两期实施。2005~2006年拟先建100吨／年偏氟乙烯装置、1000吨／年聚偏氟乙烯装置；2007～20o8年拟建设电解、环氧、氟橡胶。晨光研究院也在积极开发新品种。并建设新的氟橡胶生产线：另外国内氟化合物最大生产企业浙江巨化正在利用其原料和技术从事氟橡胶生产。预计建设生产能力为500t／3左右，尽管这些项目陆续实施．但与国内强劲的市场需求相比仍存在一定差距。其中产品质量、牌号、性能等将是未来国内氟橡胶生产企业重点需要解决的问题。
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( X1 d, Q2 @- L$ S0 X  k     由于氟橡胶优异的性能。应用领域不断拓展，制品类型越来越多， 主要制品有各种密封材料、胶管、胶带、胶布、绝缘材料等。在国内主要用于汽车和航空航天领域，目前国内汽车零部件用氟橡胶材料的主要制品有：发动机的曲轴前油封、曲轴后油封、气门杆油封、发动机膜片、发动机缸套阻水圈、加油软管、燃油软管、机油滤清器单向阀、加油口盖。型环、变速箱及减速器油封等等。
    氟橡胶、硅橡胶和丙烯酸酯橡胶及耐热弹性体成为未来汽车用橡胶材料的发展趋势和主流。许多制品采用性能更为优异的氟橡胶替代传统材料。
: i' p1 E2 t* N* u& E( {5 Y  ~    燃油胶管。随着无铅汽油和电喷装置等在汽车上使用，燃油胶管的结构和材料变化较大．内胶层已发展到用氟橡胶等代替丁腈橡胶．为了降低燃油渗透率和进一步改进耐热性，内胶层多采用复合结构，即由氟橡胶与氯醇橡胶或丙烯酸酯橡胶组成，由于氟橡胶价格昂贵，因此氟橡胶层比较薄，约为0．2mm~O．7mm，这种结构燃油胶管成为国外主流产品，我国也开发出这种氟橡胶为内层的胶管．在桑塔邪、奥迪、捷达、富康等汽车上使用。

油封，在技术含量较高的汽车发动机、变速箱、汽门油封方面，所选用材料主要为氟橡胶、氢化丁睛橡胶等；由氟橡胶和硅橡胶复合油封成为最常用的发动机曲轴油封。装卸车液压系统，大型装卸车液压系统连续工作时间长，油温及机件温度上升很快，普通橡胶不能满足要求。而氟橡胶制品能满足各种要求。
除汽车工业应用外，氟橡胶密封件被用在钻井机械、炼油设备、天然气脱硫装置上。可在同时承受高温、高压、油类和强腐蚀介质等苛刻条件上使用；在化工中氟橡胶密封件被用在泵、管接头、设备容器之中，用于密封无机酸、有机物等化学物质。作为塑料挤出添加剂，聚乙烯、聚丙烯挤出加工时，低粘度氟橡胶能在挤出物口表面形成很薄的膜，从而增加挤出速率并使制品获得理想的外观。在宇航、建材、机械等多个领域氟橡胶也有非常重要的应用。
0 y3 y' G. h. q2 n存在问题及建议
     尽管我国氟橡胶近年来取得较快的发展，产品质量与国外产品差距在缩小，但产品的品种、应用、加工方法设备等方面尚存在很大差距．特别是加工应用技术落后严重制约了它的发展。
( h! S7 p6 }  d' ^3 }& Z& U7 `目前国内氟橡胶品种不到1O个，高含氟含量氟橡胶、耐低温氟橡胶和直接用过氧化物硫化胶种还仅有试制品，氟橡胶新产品如偏氟乙烯系橡胶、磷腈氟橡胶、不需要二段硫化的氟橡胶及高纯度氟橡胶还没有正式产品问世。

     国外基本上全部采用注射成型的加工方法，因此全部采用低粘度生胶，以改进配方弥补分子量不足，我国现在加工氟橡胶基本上采用模压加工，制品难以稳定．生产效率低，其低分子量生胶在耐热方面和高分子基本相似。
     国外既卖生胶，又有混炼胶或者母炼胶供应市场，并可以根据用户的需求提供不同配方的胶种，用户使用十分方便。国外还建有专职从事配合胶生产厂，并具有调控能力，根据用途的不同配方也不同。因此品级相当多，且测试设备齐全。而国内没有这方面具有一定技术水平和一定规模的专业厂．国内一些用户如大众汽车、通用汽车制造公司等都是因为检测不符合要求而拒绝使用国产胶。
5 n/ g- y1 k8 I0 Q# y     鉴于国内氟橡胶市场需求快速增长，对质量、品种和数量要求越来越高，针对国内生产现状和未来发展趋势，对我国氟橡皎工业提出以下建议：
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5 n- O3 p/ D7 |( e' G; t9 Y     针对产品品种少、加工手段落后的现状，采取自主开发或引进国外氟橡胶新品种。其中重点开发的是全氟醚橡胶、偏氟乙烯系橡胶、磷腈氟橡胶、四氟乙烯／丙烯橡胶、不需二段硫化的氟化橡胶、高含氟橡胶、高纯氟橡胶、液体氟弹性体等。
     开发与氟橡胶配套的加工助剂及应用配方，氟橡胶具有许多卓越性能，但是加工性能比普通橡胶差，特别是国内普遍使用的胶种，加工粘度高、混炼和成型困难．对硫化条件要求较高，一般需要两段硫化、硫化温度高、时间长、操作繁琐等。因此今后研究、生产单位应与用户加强技术服务和合作。在开发新的胶种的同时发展氟橡胶加工助剂，尤其是增塑剂、促进剂、活化剂、补强填充剂和硫化剂等，同时加大应用配方的研究。尤其是应将汽车胶件的硫化配方和注射成型硫化配方放在首位，根据用户和使用方面的要求，指导用户选择和使用好氟橡胶。
! ]3 }! N$ U# o4 L7 m6 L3 F     改变目前以生胶的形式供货影响了氟橡胶的应用，因此国内要改进供货的方式，大力开发混炼胶、母炼胶及助剂配套销售的形式向用户供货，并根据实际需求有针对性地改进配方。

周宏君

看的我头都晕了。不过不错顶下

令狐冲

先收藏了再说 谢谢楼主 明天加分

jwm700

先收藏了再说 谢谢楼主

xj1234

文章不错，谢谢楼主。

wupan8051

文章不错，谢谢楼主。

ZLF1978

文章好啊！氟胶太贵了，中国加油！

yi1158

老大就是不一般！！！！！！！！！顶