全氟醚橡胶配方设计及混炼工艺性研究

全氟醚橡胶配方设计及混炼工艺性研究

全氟醚橡胶（FFKM）是一种高性能橡胶材料，其结构融合了四氟乙烯（PTFE）的主链与全氟甲基乙烯基醚（PMVE）的支链及连接部分，不仅展现出卓越的耐高温与耐化学腐蚀性（能抵御超过1600种化学物质的侵蚀），还保留了橡胶的弹性特性。FFKM制品在航空、航天、石油、化工及原子能等高端工业领域有广泛应用，尤其是作为密封件，在诸如火箭发动机燃料、肼、氧化剂、四氧化二氮、发烟硝酸及氟利昂-21等严苛环境中表现出色。

当前，我国FFKM的合成技术仍处于实验探索阶段。中昊晨光化工研究院虽已成功研发出FFKM的关键原料——全氟甲基乙烯基醚，但橡胶的合成工艺仍在试验之中。本次试验聚焦于FFKM生胶的配方与工艺优化，旨在开发出具备优异高温稳定性、低压缩永久变形及卓越耐介质性能的全氟醚混炼胶。

材料与方法

试验材料

• PFR94全氟醚生胶：源自意大利苏威公司。
• 性能对比材料：包括美国3M公司的全氟醚E19467与2375。

配方研究

• 硫化体系：鉴于FFKM的高饱和度与氟含量，硫磺硫化不适用，常用有机过氧化物、有机胺衍生物或二羟基化合物作为硫化剂，辐射硫化尚未工业化。工业生产中，双酚AF/BPP体系提供稳定的混炼胶，而双25+TAIC体系则展现出良好的耐腐蚀性与耐高温蒸汽性，成为当前主流。
• 补强填充剂：FFKM本身强度高，补强剂主要用于改善工艺、降低成本及调控硬度、耐热性与压缩永久变形，常用半补强炭黑。
• 助剂：苏威公司开发的特殊助剂能显著提升FFKM的力学性能与工艺性。

工艺性研究

• 质量控制要点

• 清洁与设备：确保炼胶机与环境的清洁，最好使用专用设备，否则需彻底清洁。

• 冷却与操作：开启炼胶机，调节冷却水至适中，控制辊距，薄通生胶，均匀包辊，分批加入预混粉料，避免开刀，适时调整辊距，完成混炼后出片晾凉。

• 温度管理：混炼过程中注意温度控制，避免超过50℃，必要时待冷却后继续。

• 存储：混炼胶应摊开晾至室温后入库，避免堆放导致焦烧。

• 性能测试

• 按照设计配方制备FFKM混炼胶，在特定硫化成型条件下压制试片与小豆样品，依据国家标准进行拉伸性能与物理性能测试，并与其他品牌混炼胶对比，同时评估新混炼胶30天内的耐介质性能。

结果与分析

表3显示，新研制的FFKM混炼胶在常温拉伸强度与断裂伸长率上优于其他混炼胶，表明其力学性能突出。同时，高温压缩永久变形显著降低，能在280℃下稳定使用，展现出卓越的高温性能。表4则证实了其优异的耐介质性能，达到一级相容标准。

结论

新研发的FFKM混炼胶配方合理，工艺性能良好，高温与耐介质性能卓越，完全符合预期研究目标，适用于制造耐高温、耐介质的密封件。

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