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国内外氟醚橡胶的发展历程

添加:2021-10-27 10:13 游览: 来源:

  氟橡胶是主链与侧链的碳原子上均含有氟原子的高分子弹性体,因其分子中 C—F 的键能(约为 485 kJ/mol)高,且分子极性强,因此具有优异的耐热、耐油及耐化学性能等[1-2],常作为密封材料广泛应用于航空航天、石油化工等领域。 但同时其无法满足更加苛刻的耐超低温要求,因此氟醚橡胶应运而生。通过乳液共聚的方式将全氟烷基醚类单体引入主链或侧链可制得氟醚橡胶,在保证其优异的化学稳定性和耐高温性能的同时,又提高了分子的低温柔顺性,从而赋予其优异的耐低温性能[3]

  1957 年,美国 DuPont 公司首先研制出氟醚橡胶,命名为“Viton”,并将其应用于航空航天业。 Viton 能保证各部件即使是在恶劣条件下也能保持密封完整,使通讯设备正常运行。同期,前苏联合成橡胶科学研究院(ВHИИСК)研制出СКФ-260、СКФ-460 等牌号的氟醚橡胶[4]。1968年,DuPont 公司进一步成功研发出可在 300 ℃下长期使用的全氟醚橡胶,使具有极强的耐介质(包括强碱、强酸、醚类、苯环类溶剂等)性能,并在 1975 年以Kalrez R命名后投入市场[5]。随后,日本 Daikin 工业株式会社成功研制出包括 GA-50、GA-5 等系列产品在内的全氟醚橡胶。

  进入21 世纪后,各国对于氟醚橡胶及相关方面的研究有了新的突破。意大利Solvay Solexis 公司研制 出牌号为Tecnoflon VPL55540、Tecnoflon VPL 85540 等氟醚橡胶产品,美国 3 M 公司研制出全氟烯醚单体 MV 31,由其制备的氟醚橡胶耐溶剂性能好,玻璃化转变温度(Tg)可达-25 ℃[6]。德国 Dyneon 公司推出的3 MTM DyneonTM LTFE 6400 型氟醚橡胶具有较好的耐低温性能,已投入商用[7-8]。英国 Precision Polymer Engineering 公司设计的低温全氟橡胶弹簧密封材料可在超过138 MPa 的压力和-29~204 ℃的温度下具有可靠的性能,该材料还具有优异的抗腐蚀性工艺介质和操作流体的耐久性,可满足未来原始设备制造商对石油和天然气勘探与生产的需求[9]。DuPont 公司授权英国分销商 Dichtomatik 生 产 的Kalrez 7375 R 产品具有耐高温、耐多种化学品、耐水及蒸汽等特性,Kalrez R LS 390 系列产品专为生命科学、食品饮料、制药等行业设计和服务,具有较长的密封使用寿命、更紧密的密封性能、高硬度、低黏稠度及耐高温等特点[10]

  我国对于氟醚橡胶的研究起步较晚。1985年,中昊晨光化工研究院成功研制出名为 F-400的全氟醚橡胶,但其各方面性能较差,未能达到设计要求;“十五”期间,该院又成功合成出 Tg达-30℃的氟醚橡胶。航天材料及工艺研究所等单位针对氟醚橡胶也开展了相应的研制开发和应用工作,其研究成果7110、7114 胶料可在-45~350℃下正常使用,具有较好的耐四氧化二氮性能,并在我国运载火箭四氧化二氮系统密封上得以应用[11]。目前中昊晨光化工研究院研发的 FLT型氟醚橡胶可在-40℃温度下正常使用,其含氟质量分数约为66%[12]

  参考文献:

  [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] 王兰净,赵少春. 耐低温特种氟橡胶的合成[J]. 有机氟工业,2012(3): 8-11.

  [4] 杨晓勇. 中国特种氟橡胶研究进展[J]. 高分子通报,2014(5): 10-14.

  [5] 李振环. 全氟醚橡胶的性能及应用[J]. 流体机械,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] 张冰冰,胡庆华. 氟弹性体的新进展[J]. 有机氟工业,2010(1): 41-44.

  [8] 李东翰,廖明义. PLV 85540 型氟醚橡胶的单体组成、分子链结构和热学性能[J]. 材料导报,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] 何利万,赵奇,皮红,等. 氟醚橡胶的应用与研究进展[J].特种橡胶制品,2016,37(5): 67-71.

  [12] 李俊玲,邓艳,宋亦兰,等. 1 种耐低温氟醚橡胶的结构特征研究[J]. 化工生产与技术,2016(3): 22-24.

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