氟橡膠的加工技術(shù)

高分子合成材料的氟橡膠合成技術(shù)并不是最難的，最關(guān)鍵之處在于氟橡膠的改性和加工技術(shù)。隨著科技發(fā)展，國內(nèi)外開發(fā)多種類型的氟橡膠，主要是通過改變聚合單體來實(shí)現(xiàn)氟橡膠的不同組成和性能。除單體組成外，加工過程中的硫化體系是決定氟橡膠物理性能的關(guān)鍵因素之一。目前已開發(fā)出的硫化體系有3 種：分子中含有2 個(gè)氨基的二胺化合物、含有2 個(gè)羥基的多元醇化合物、過氧化物及多官能化合物。其中，使用最為廣泛的是多元醇硫化體系，所使用的多元醇只限于雙酚AF。與傳統(tǒng)的二胺硫化體系相比，多元醇體系具有壓縮永久變形小和抗焦燒安全性高兩大優(yōu)點(diǎn)。過氧化物硫化體系中的交聯(lián)點(diǎn)含有更穩(wěn)定的C—C鍵，因此其硫化膠的耐化學(xué)藥品的腐蝕性能更加優(yōu)越。此外，含有醚的單體耐寒級(jí)氟橡膠，由于要從偏氟乙烯鍵上脫除氟化氫，所以必須采用過氧化物來進(jìn)行硫化。
    （1）氟橡膠的配方一般是由生膠、吸酸劑、硫化劑、促進(jìn)劑、補(bǔ)強(qiáng)填充劑、加工助劑等組成。國產(chǎn)氟橡膠和國外的氟橡膠的性能基本相同，只是加工性能有些差異。國產(chǎn)膠的加工性能較差，主要是穆尼粘度較高，影響膠料加工流動(dòng)性。國產(chǎn)氟橡膠26 相當(dāng)于美國杜邦公司的VitonA，氟橡膠246 相當(dāng)于VitonB。國外的氟橡膠生膠，有不少已加好了硫化劑，美國3M 公司和日本大金公司供應(yīng)的氟橡膠已經(jīng)加好了硫化劑。
    （2）硫化是使氟橡膠產(chǎn)生一定程度的交聯(lián)，使其具有良好的使用性能。氟橡膠硫化可以采用親核試劑的離子加成機(jī)理進(jìn)行，也可以以過氧化物或射線以自由基機(jī)理進(jìn)行。胺類化合物（1 號(hào)、3 號(hào)硫化劑）硫化氟橡膠，可以解決一般產(chǎn)品的要求；采用2 號(hào)硫化劑，可以解決膠漿的加工。在密封制品中，為使其有較小的壓縮變形值，應(yīng)優(yōu)先選用酚類化合物作為硫化劑。如對(duì)苯二酚、雙酚A、雙酚AF 等，并配用相應(yīng)的促進(jìn)劑，以適合高層次的性能要求。在解決腐蝕介質(zhì)的抗耐性上，建議采用過氧化物硫化氟橡膠。
    （3）吸酸劑也稱為穩(wěn)定劑，是為了解決氟橡膠加工過程產(chǎn)生氟化氫對(duì)金屬的腐蝕和污染，使硫化反應(yīng)順利進(jìn)行。Ca（OH）2等。一般采用MgO、CaO、ZnO、PbO、二鹽基亞磷酸鉛，其用量一般在5～10 份。它們的加入各有特點(diǎn)： MgO 耐熱性好；PbO 耐酸性好； CaO 壓縮變形小；對(duì)消除氣泡有利； ZnO 和二鹽基亞磷酸鉛，膠料流動(dòng)性得到改善，耐水性好； Ca（OH）2壓縮變形小，加入Ca（OH）2和活性MgO，在酚類硫化體系中，可得到低壓縮變形的膠料?？傊?，要選擇合適的吸酸劑，以滿足實(shí)際性能的要求。
    （4）氟橡膠是一種自補(bǔ)強(qiáng)性能的橡膠。由于性能要求和用途的不同,需要通過補(bǔ)強(qiáng)、填充體系進(jìn)行調(diào)節(jié),使其功能和成本適應(yīng)用戶的需要,一般用量在10～30 份之間。目前常用的補(bǔ)強(qiáng)填充劑大致上有熱裂法炭黑、噴霧碳黑、白炭黑、硫酸鈣、硫酸鋇、氧化鈣、炭纖維等。用加拿大進(jìn)口的N990 炭黑或噴霧碳黑，在黑色制品中均取得較好的加工工藝和相應(yīng)的物理性能。加入20 份炭纖維的氟橡膠,膠料流動(dòng)性好，加工硫化復(fù)雜形狀產(chǎn)品之后,其外觀好于N-990 和噴霧碳黑，表面光滑。由于炭纖維的膠料導(dǎo)熱系數(shù)大，適合高速運(yùn)動(dòng)橡膠件的使用。應(yīng)該指明的是，加入碳纖維的成本高，其伸長率低。彩色氟橡膠制品可以使用白炭黑、鈦白、氟化鈣、碳酸鈣等，并配用相應(yīng)的顏料即可得到相應(yīng)的膠料。但在加工壓縮型密封制品時(shí)，在選用彩色原料時(shí)，要注意顏料與高溫的合理匹配，還要控制膠料的壓縮變形值，以使產(chǎn)品適應(yīng)壓縮下的工作需要。
    （5）加工助劑是近年來氟橡膠加工的一大進(jìn)步。它是在不影響膠料發(fā)揮的前提下，能改善氟橡膠的混煉工藝，防止焦燒，改進(jìn)膠料的流動(dòng)性和壓出性能，并能在加工中防止粘輥、粘模，起到外脫模劑的作用。在氟橡膠的加工中，已出現(xiàn)過氟蠟、低分子聚乙烯、硬脂酸鋅、Ws280、棕櫚蠟、模特麗935P 等新的加工助劑，為氟橡膠的加工和應(yīng)用提供了新的手段。它的加入量一般只有1～2 份。
    硫化劑加入量及其作用因?yàn)榱蚧w系、氟橡膠類型不同而有所不同，目前國內(nèi)外主要采用多元醇硫化體系。增塑劑，國內(nèi)通常使用硬脂酸鹽或低相對(duì)分子質(zhì)量氟橡膠。當(dāng)膠料用量大，自動(dòng)化程度高的擠出或注塑模壓過程中，容易發(fā)生焦燒，同時(shí)需添加一定量的防焦劑。通常選用對(duì)硝基苯酚、對(duì)硝基苯甲酸、鄰羥基苯甲酸和防焦劑NA。促進(jìn)劑，使用多元醇硫化體系要求促進(jìn)劑既要在混煉和加工階段有較好的焦燒性能，又要具有較快的硫化速率。
    （6）改性。盡管氟橡膠具有許多的優(yōu)異性能，但也存在模壓流動(dòng)性差、易壓縮變形、生膠加工工藝性能和硫化膠的物理性能不好等不足。為了解決氟橡膠的流動(dòng)性，可以采用高相對(duì)分子質(zhì)量和低相對(duì)分子質(zhì)量氟橡膠合用，也可通過工藝調(diào)整，生產(chǎn)出寬相對(duì)分子質(zhì)量分布的氟橡膠。為解決氟橡膠的壓縮永久變形性能，可通過添加硫化的交聯(lián)劑、促進(jìn)劑和耐熱助劑的方法使氟橡膠獲得低的壓縮永久變形性，從而解決并提高氟橡膠的物理機(jī)械性能。另外，還有采取添加無機(jī)填料的方式來對(duì)氟橡膠進(jìn)行改性。
    丙烯酸酯橡膠是氟橡膠或丙烯酸酯橡膠與丙烯酸酯塑料共混形成的新型熱塑性彈性體。丙烯酸酯橡膠主要用于汽車工業(yè)而被稱之為“汽車膠”。氟橡膠也主要應(yīng)用于汽車。因此將氟橡膠與價(jià)格相對(duì)較低的丙烯酸酯橡膠共混，可以在保證性能不下降的前提下顯著降低生產(chǎn)成本。含環(huán)氧化物硫化點(diǎn)的丙烯酸酯橡膠通過偶極－偶極相互作用，與氟橡膠形成可混溶的共混膠，從而改善了共混膠的力學(xué)性能。