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氟硅橡胶


对于双组分室温硫化氟硅橡胶的硫化是 通过加入催化剂来实现,而单组分室温硫 化氟硅橡胶在室温下,接触空气中的湿气 即可硫化,硫化从胶料表面开始,通过水 分的扩散而逐步向内硫化。
4、粘合
与硅橡胶类似,氟硅橡胶的表面能较低,属 于难粘接的材料,研究表明采用硅烷偶联剂能够 较好地实现氟硅橡胶与聚脂织物等材料的粘接, 如硅烷偶联剂VTPS能够使氟硅橡胶与金属间得到 很好的粘接性能。
现在,氟硅橡胶已应用在宇航、飞机、 汽车、石油化工、机械、人工器官等重要 工业部门及国防、交通运输、医学、电子 电气等领域。尤其是作为高档汽车或机中 与燃料油、润滑油接触的密封件、O形圈、 衬垫、膜片、连接器、管类等制品而在广 泛应用,除军工业外。在民用市场方面汽 车用的膜片是氟硅橡胶的最人市场。
氟硅橡胶按硫化机理可分为自由基型 (用过氧化物硫化)、缩合型和加成型;按 硫化温度可分为高温硫化型和室温硫化型, 室温胶品种繁多,但目前获得广泛应用,
并具有大规模生产能力的只有以-Si-0-为主链、 硅原子上带有甲基(CH3-)和 3,3,3-三氟丙基 (CF3CH2CH2-)的γ-三氟丙基甲基硅氧烷高分子 聚合物(全氟氟硅生胶)。其在碱性催化剂作用下 聚合时,呈现以下平衡:
氟硅橡胶通常在室温下进行压延,但对特殊 的胶料,能少许加热是有益的,可以改善与织物 的粘合。
3、硫化
对于高温硫化氟硅橡胶胶料,若采用白炭 黑作为补强剂,要进行二段硫化,采用炭黑作 为填料则不必。
一段硫化普遍采用平板加压硫化,温度一 般在110-170℃之间,硫化时间大多在30min以 下。
二段硫化温度在电热鼓风箱中进行,采用 逐步升温的方式,达到200-250℃后保持恒温, 时间在数小时至数十小时不等。
2、硫化交联、催化体系的选择
在橡胶工业中使生胶交联的试剂为橡胶 硫化剂。目前硫化剂主要有有机过氧化物、 有机硅、无机氧化物、高能射线等,常为 含有多元活性官能团的物质。
3、补强剂的选择
未经补强的氟硅橡胶强度很低,没有实 际使用价值。
目前最常用的补强剂为气相法白炭黑, 氟硅橡胶的分子主链结构单元-Si-O-,二者 具有相同的硅氧骨架,微粒SiO2填充到氟硅 胶交联网的空隙中,它们接触时有较强的相 互作用,从而起到补强作用。
我国最早于1966年由中科院和上海有 机氟研究所协作制得相当于美国LS-420的 氟硅橡胶生胶,并成功开发出性能优良的 SF系列氟硅胶料。
二、 氟硅橡胶的分类及制备
氟硅橡胶种类繁多,现已大规模生产的 氟硅橡胶主要是以γ-三氟丙基甲基硅氧烷为 结构单体的聚合物,同时也研制出了以FEM26、 FEM2802、SKTFT-50为代表的共聚氟硅橡胶。
[Me(CF3CH2CH2)SiO]3→[Me(CF3CH2CH2)SiO]↔[Me(CF3CH2CH2)SiO]4
硅氧烷三环体
线性聚硅氧烷
硅氧烷四环体
在平衡状态下,硅氧烷四环体约占90%,且 其开环很困难,几乎不反应,故聚合反应必须在 达到平衡前停止。
氟硅生胶的聚合必须用硅氧烷三环体为单体, 严格控制工艺条件,如选用碱性适当的催化剂, 控制好聚合温度和反应时间等,以确保硅氧烷三 环体开环反应后能可靠地停留在线性聚硅氧烷阶 段,避免”回咬”状况的出现和向平衡化方向转 化,这样才能得到性能优良的产品。
1、混炼
氟硅橡胶生胶比较柔软,具有一定的可 塑性。可不经塑炼而直接采用开炼机或密炼机 进行混炼,但由于氟硅纯胶比较容易粘辊,很 难操作,对配合剂、补强剂的混合技术要求高, 导致混炼工艺相当复杂。
2、挤出和压延
一般说,氟硅胶料由于粘度比有机橡胶低, 应在室温下进行挤出加工,在挤出过程中,若局 部温度超过50℃,就可能在挤出机内发生焦烧, 且氟硅生胶强度比较低,挤出后应瞬间硫化。
• 增塑剂:可解决氟硅橡胶粘度过大问题。最常用的是硬 脂酸,但由于它不能耐高温且易与过氧化物作用,所以 加入量不能过多。
三、加工工艺
氟硅橡胶的加工过程主要包括混炼、挤出、 压延、粘合、硫化等工艺,可采用普通橡胶加 工设备进行加工,加工过程要保持设备的清洁, 不能混有其它橡胶、油污或杂质,否则会影响 氟硅橡胶的硫化及性能
4、添加剂
• 防老耐热添加剂:提高氟硅橡胶耐热性能的主要方法为 改变主链结构,可加入硅羟基清除剂、耐热添加剂等。
• 结构控制剂:通常为含有羟基或硼原子的低分子有机硅 化合物,常用的有二苯基硅二醇、甲基苯基二乙氧基硅 烷等。可有效的解决氟硅橡胶胶料贮存过程中会变硬, 塑性值下降,逐渐失去加工工艺性能等问题。
氟硅橡胶
一、背景及现状
20世纪30年代发达国家先后开发了有机硅 和有机氟材料,有机硅材料具有优越的耐高低 温性能(-60℃~3l0℃)、高温下优越的物理 机械性能、耐老化性、耐臭氧性、自熄性和电 绝缘性等特点,而氟碳材料热稳定性好(27℃~300℃),具有极其优越的耐燃料油和耐 溶剂性。
50年代初期,Dow Coming公司巧妙地将 具有良好耐油性、耐溶剂性,同时耐低温性 差的有机氟材料与具有耐热、耐寒性能的有 机硅材料优势互补 ,开发了氟硅系列产品, 开拓了有机硅材料的应用范围。
三、原料及其选择
• 生胶牌号及选择 • 硫化交联、催化体系的选择 • 补强剂的选择 • 添加剂
1、生胶牌号及选择
氟硅生胶主要是由聚甲基三氟丙基硅氧烷为单 体。缩合型的一般采用羟基封端,而加成型的则混 有一定量的不饱合烯烃。
目前使用较多的国外氟硅生胶牌号主要有美国 DowCorning的LS63、日本信越的SE3810系列等,而 国内主要有上海三爱富、河北硅谷、晨光化工和北 京航材院等研制的氟硅生胶。
四、性能及用途
氟硅橡胶是至今应用最普遍的氟硅系列新材 料。将氟元素引入硅氧烷中,不但具有一般硅氧 烷的优越的耐热性、耐候性、憎水性、脱模性, 而且具有含氟化合物的防水、耐油和耐溶剂性等 性能。因此,氟硅橡胶在保持了硅橡胶的耐高低 温性、耐候性、压缩复原性、回弹性、电气特性、 脱膜性等一系列优良性能的基础上,同时又具有 氟橡胶的耐燃料油、耐溶剂等性能。即使不使用 增塑剂也可得到低硬度的制品。
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