史勇，董超峰

（西安航天動(dòng)力研究所，陜西西安 710100）

全氟醚橡膠（FFKM）由四氟乙烯（TFE）主鏈和全氟甲基乙烯基醚（PMVE）支鏈及架橋部分構(gòu)成，不僅具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕（可耐1 600余種化學(xué)品的腐蝕）的優(yōu)異性能，還具備橡膠的彈性。FFKM制品主要應(yīng)用于航空、航天、石油、化工和原子能等工業(yè)部門(mén)[1]，絕大多數(shù)為密封件，可在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料、肼、氧化劑、四氧化二氮、發(fā)煙硝酸及氟里昂-21等介質(zhì)中使用。

目前，我國(guó)的FFKM合成工藝尚處于試驗(yàn)研究期，中昊晨光化工研究院已成功研制了合成全氟醚橡膠的重要原材料——全氟甲基乙烯基醚，但其合成橡膠的工藝尚在試驗(yàn)階段。本次試驗(yàn)選用全氟醚生膠進(jìn)行配方及工藝性研究，以研制出高溫性能好、壓縮永久變形低以及耐介質(zhì)性能優(yōu)良的全氟醚混煉膠。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

PFR94全氟醚生膠，意大利蘇威公司[2]；性能對(duì)比材料為全氟醚E19467、2375，美國(guó)3M。

1.2 配方研究

1.2.1 配合劑的選擇

（1）硫化體系。全氟醚橡膠是一種高飽和度的含氟高聚物，一般不能采用硫磺進(jìn)行硫化，且混入少量硫磺會(huì)使氟橡膠全面報(bào)廢。一般采用有機(jī)過(guò)氧化物、有機(jī)胺衍生物、二羥基化合物作為硫化劑或進(jìn)行輻射硫化，其中輻射硫化目前尚未投入工業(yè)生產(chǎn)。一般工業(yè)生產(chǎn)中，采用雙酚AF/BPP硫化體系生產(chǎn)的混煉膠穩(wěn)定性好，不易焦燒，流動(dòng)性好、壓縮永久變形小[3]；雙25+TAIC硫化體系的混煉膠不焦燒、不縮邊，具有較好的耐腐蝕性能和耐高溫蒸汽的性能。目前，橡膠一般采用雙25+TAIC的過(guò)氧化物硫化體系。

（2）補(bǔ)強(qiáng)填充劑。全氟醚橡膠屬于自補(bǔ)強(qiáng)型橡膠，其本身強(qiáng)度高。補(bǔ)強(qiáng)填充劑主要用于改進(jìn)工藝性能、降低成本以及控制產(chǎn)品的硬度、耐熱性和壓縮永久變形等。一般用半補(bǔ)強(qiáng)炭黑作為填充劑[4]。

（3）助劑。蘇威公司為了提高全氟醚橡膠的綜合性能，研制出特殊助劑，少量的添加即能夠極大地改善混煉膠的力學(xué)性能、工藝性等。

1.2.2 配方設(shè)計(jì)

根據(jù)“1.2.1”對(duì)配合劑的分析，設(shè)計(jì)配方如表1所示。

表1 新型全氟醚混煉膠配方

1.3 工藝性研究

1.3.1 全氟醚橡膠混煉膠質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）注意煉膠機(jī)和周?chē)h(huán)境是否整潔，最好采用專(zhuān)用煉膠機(jī)，否則在混煉前必須對(duì)煉膠機(jī)進(jìn)行清潔。（2）開(kāi)啟煉膠機(jī)，將冷卻水閥門(mén)開(kāi)到約1/2處。（3）煉膠過(guò)程要求：將輥距調(diào)至1 mm左右，將生膠薄通3次后包前輥，待生膠在開(kāi)煉機(jī)上包輥均勻，保證滾筒上有適量的堆積膠；沿開(kāi)煉機(jī)輥隙緩慢分批加入預(yù)混過(guò)的粉料，注意混煉中不開(kāi)刀，如果堆積膠過(guò)多，逐步緩慢放大輥距；清掃開(kāi)煉機(jī)料盤(pán)，將清掃的物料加入膠料中；吃粉完畢，左右拉割刀一次，將輥距調(diào)至1 mm左右，薄通打三角包各3次；輥距調(diào)至3.5 mm左右，出片卸料。（4）全氟醚橡膠混煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，能加快炭黑和配合劑分散。但要注意滾筒溫度不要超過(guò)50 ℃；如果混煉過(guò)程中溫度過(guò)高，等滾筒稍作冷卻后再進(jìn)行操作（5）混煉后的煉膠攤開(kāi)自然晾至室溫后入庫(kù)，膠料不能堆放，防止膠料中間溫度聚集，導(dǎo)致焦燒現(xiàn)象。如表2所示，為全氟醚橡膠混煉膠煉膠工藝具體信息。

表2 新型全氟醚橡膠混煉膠煉膠工藝

1.3.2 性能測(cè)試

按設(shè)計(jì)配方煉制全氟醚混煉膠，在選擇的硫化成型工藝條件下，進(jìn)行試片、小豆（Φ10×10）的壓制，按照GB/T528-1998《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測(cè)定》、GB7759-87《硫化橡膠物理試驗(yàn)方法》測(cè)試性能，與其他牌號(hào)混煉膠的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，并測(cè)試該新型全氟醚混煉膠30 d內(nèi)的耐介質(zhì)性能。

2 結(jié)果與分析

如表3所示，為新研制的全氟醚混煉膠與其他混煉膠測(cè)試性能對(duì)比，表4為新型全氟醚混煉膠的耐介質(zhì)性能。表3和表4表明，新研制的全氟醚混煉膠具有以下特點(diǎn)：（1）常溫拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率均比其他全氟醚混煉膠高，說(shuō)明其力學(xué)性能優(yōu)良；（2）高溫壓縮永久變形相比其他混煉膠大幅減小，高溫性能優(yōu)異，可在280 ℃下可靠使用；（3）耐介質(zhì)性能優(yōu)良，為一級(jí)相容。

表3 新研制的全氟醚混煉膠與其他混煉膠測(cè)試性能對(duì)比

表4 新型全氟醚混煉膠耐介質(zhì)性能

3 結(jié)論

新研制的全氟醚混煉膠配方科學(xué)、合理，工藝性較好，高溫性能、耐介質(zhì)性能優(yōu)良，達(dá)到了研究目標(biāo)，能夠用于制造耐介質(zhì)、耐高溫產(chǎn)品的密封件。