氟橡膠是主鏈與側鏈的碳原子上均含有氟原子的高分性體,因其分子中 C—F 的鍵能(約為 485 kJ/mol)高,且分子極性強,因此具有優(yōu)異的耐熱、耐油及耐化學性能等[1-2],常作為密封材料廣泛應用于航空航天、石油化工等領域。 但同時其無法滿足更加苛刻的耐超低溫要求,因此氟醚橡膠應運而生。通過乳液共聚的方式將全氟烷基醚類單體引入主鏈或側鏈可制得氟醚橡膠,在保證其優(yōu)異的化學穩(wěn)定性和耐高溫性能的同時,又提高了分子的低溫柔順性,從而賦予其優(yōu)異的耐低溫性能[3]。
1957 年,美國 DuPont 公司首先研制出氟醚橡膠,命名為“Viton”,并將其應用于航空航天業(yè)。 Viton 能保證各部件即使是在惡劣條件下也能保持密封完整,使通訊設備正常運行。同期,前蘇聯合成橡膠科學研究院(ВHИИСК)研制出СКФ-260、СКФ-460 等牌號的氟醚橡膠[4]。1968年,DuPont 公司進一步成功研發(fā)出可在 300 ℃下長期使用的全氟醚橡膠,使具有的耐介質(包括強堿、強酸、醚類、苯環(huán)類溶劑等)性能,并在 1975 年以Kalrez R命名后投入市場[5]。隨后,日本 Daikin 工業(yè)株式會社成功研制出包括 GA-50、GA-5 等系列產品在內的全氟醚橡膠。
進入21 世紀后,各國對于氟醚橡膠及相關方面的研究有了新的突破。意大利Solvay Solexis 公司研制 出牌號為Tecnoflon VPL55540、Tecnoflon VPL 85540 等氟醚橡膠產品,美國 3 M 公司研制出全氟烯醚單體 MV 31,由其制備的氟醚橡膠耐溶劑性能好,玻璃化轉變溫度(Tg)可達-25 ℃[6]。德國 Dyneon 公司推出的3 MTM DyneonTM LTFE 6400 型氟醚橡膠具有較好的耐低溫性能,已投入商用[7-8]。英國 Precision Polymer Engineering 公司設計的低溫全氟橡膠彈簧密封材料可在超過138 MPa 的壓力和-29~204 ℃的溫度下具有可靠的性能,該材料還具有優(yōu)異的抗腐蝕性工藝介質和操作流體的耐久性,可滿足未來原始設備制造商對石油和天然氣勘探與生產的需求[9]。DuPont 公司英國分銷商 Dichtomatik 生 產 的Kalrez 7375 R 產品具有耐高溫、耐多種化學品、耐水及蒸汽等特性,Kalrez R LS 390 系列產品專為生命科學、食品飲料、制藥等行業(yè)設計和服務,具有較長的密封使用壽命、更緊密的密封性能、高硬度、低黏稠度及耐高溫等特點[10]。
我國對于氟醚橡膠的研究起步較晚。1985年,中昊晨光化工研究院成功研制出名為 F-400的全氟醚橡膠,但其各方面性能較差,未能達到設計要求;“十五”期間,該院又成功合成出 Tg達-30℃的氟醚橡膠。航天材料及工藝研究所等單位針對氟醚橡膠也開展了相應的研制開發(fā)和應用工作,其研究成果7110、7114 膠料可在-45~350℃下正常使用,具有較好的耐性能,并在我國運載火箭系統(tǒng)密封上得以應用[11]。目前中昊晨光化工研究院研發(fā)的 FLT型氟醚橡膠可在-40℃溫度下正常使用,其含氟質量分數約為66%[12]。
參考文獻:
[1] Drobny J G, Gilbert M. Brydson’s plastics materials (eighthedition) [M]. Oxford: Butterworth -heinemann Elsevier Ltd,2017: 389-425.
[2] Ameduri B. Fluoropolymers: The right material for the right applications [J]. Chemistry—A European Journal, 2018, 24(71): 18830-18841.
[3] 王蘭凈,趙少春. 耐低溫特種氟橡膠的合成[J]. 有機氟工業(yè),2012(3): 8-11.
[4] 楊曉勇. 中國特種氟橡膠研究進展[J]. 高分子通報,2014(5): 10-14.
[5] 李振環(huán). 全氟醚橡膠的性能及應用[J]. 流體機械,2006(12): 52-65.
[6] Hintzer K,Kaspar H,Tatsuo Fukushi,et al. Fluoroelastomershaving low temperature characteristics and solvent resistance:US, 6864336 B 2[P]. 2005-05-08.
[7] 張冰冰,胡慶華. 氟彈性體的新進展[J]. 有機氟工業(yè),2010(1): 41-44.
[8] 李東翰,廖明義. PLV 85540 型氟醚橡膠的單體組成、分子鏈結構和熱學性能[J]. 材料導報,2018,32 (8): 1338-1343.
[9] Atkinson S. Insight into the evolution of subsea sealing techno -logy[J]. Sealing Technology,2017,2017(12): 6.
[10] Atkinson S. FFKM sanitary seals enable process plants andmanufacturing facilities to operate safely and efficiently[J].Sealing Technology, 2019, 2019(7): 6.
[11] 何利萬,趙奇,皮紅,等. 氟醚橡膠的應用與研究進展[J].特種橡膠制品,2016,37(5): 67-71.
[12] 李俊玲,鄧艷,宋亦蘭,等. 1 種耐低溫氟醚橡膠的結構特征研究[J]. 化工生產與技術,2016(3): 22-24.
OTHELLO有一系列,廣泛運用于半導體、面板業(yè)、石油、化學工業(yè)等等產業(yè),適用于蝕刻制程、薄膜制程以及高溫、藥液、強酸堿等嚴苛環(huán)境之中。
!