氟橡胶是一类在非常苛刻条件下(如高温或与各种化学试剂接触)仍能保持橡胶弹性的聚合物,主要用作密封件,最初是为了满足二战后航空航天等军事用途对橡胶零件耐温耐油的需求而研发的。长期以来,西方国家对氟橡胶研究情况十分保密。
1955年M.W.Kelloy公司与美国陆军军需公司共同研制了第一批商业化的氟橡胶,它是偏氟乙烯(VDF)-三氟氯乙烯(CTFE)共聚物,并在1957年以Kel-F商品名出售。1958年,由美国杜邦公司和3M公司同事研制成F26共聚弹性体Viton和Kel-F214,此后,氟橡胶商业化的成功和应用范围不断扩大,形成多品种多品级的系列产品。
我国自20世纪60年代开始研制氟橡胶,先后研制出23型、26型、TP-2型等以聚烯烃为主的氟橡胶和羧基亚硝基氟橡胶。自20世纪90年代中期以来,国内氟橡胶消费量年均增长率高达31.6%;进入21世纪后,个别年份年消费量增长率更是接近50%。但与迅速增长的消费量相比,国内氟橡胶的生产能力远不能满足市场需求,许多领域只能依赖进口。目前,我国氟橡胶主要的生产企业有上海三爱富新材料科技有限公司、中昊晨光化工研究院、江苏梅兰化工集团有限公司、山东华夏神舟、浙江孚诺林等。
从某种意义上讲,氟橡胶是随时代的进步而成长的产物。因为氟橡胶的价格相对昂贵,但它有力学强度较好,热稳定性好,耐介质性能特别优异等特点,具有较高的实用价值,因而它的开发潜力是巨大的,需求量也在稳步增长。
氟橡胶制品
目前氟橡胶制品的类型主要包括:多种用途的垫圈、阀门密封垫圈、O型密封圈、V型密封圈等,这些制品能耐200℃以上的高温,且在各类油介质的环境下不变形。用氟橡胶的浆料涂于玻璃纤维布、聚酯纤维布和其他纺织品上,可制成耐燃容器、耐高温垫片、不燃性胶布等。
据统计,氟橡胶在汽车领域的用量是最大的,占总量的60%以上。高耐热性、低渗透性和与不同汽车流体相溶性的结合,使氟橡胶完全适合于目前的小汽车、货运车和越野设备的苛刻条件。车用氟橡胶密封件通常用于燃烧系统元件(如燃料管线软管、过滤器垫圈、燃料喷射密封和泵密封)、发动机部件(如阀杆密封、汽缸衬里密封、曲轴密封)、排放系统(如密封和隔膜)和传动密封等。
此外,日益严格的环保规则对推广氟橡胶的使用起到了重要的作用,尤其在美国,这一影响因素更为明显。这是因为近年来汽车尾气排放标准提高了,为了使燃料充分氧化,发动机内部的温度更高了,这使得汽车生产商不得不将汽车燃料系统的密封和发动机的衬垫改用氟橡胶材料。
值得注意的是,航空航天工业对氟橡胶的需求增长也十分迅速。由于航空用氟橡胶密封件需要长时间浸泡在润滑油中,随着发动机的转速提高,密封介质的温度也在不断提高,密封环境日趋恶劣。为了保证密封件在高温下能可靠工作,对氟橡胶性能的要求也在不断提高。目前,美国、欧洲和日本是全球氟橡胶主要的消费区域,大部分的氟橡胶用于汽车工业,其次为造船、化工、石油、轻工业等领域。虽然目前国产的氟橡胶还与国外的技术有一定差距,但可以肯定的是,氟橡胶是一种潜力巨大的材料。我国的氟化工在资源方面有得天独厚的优势,但要实现尖端技术的发展,还需要国人自立自强,踏实奋斗。