全氟醚橡胶FFKM发展(小议)
全氟醚橡胶(FFKM)是以四氟乙烯(TFE)、全氟(甲基乙烯基)醚(PMVE)为主要成分及少量硫化点单体(CSM)组成的共聚物,是所有橡胶中耐高温和耐化学介质性能最为优异的品种[1]。全氟醚橡胶由美国 DuPont公司1968年发明,1975年正式对外销售,商品名为 Kalrez,目前仍是全球主要供应商,欧洲Solvay Solexis、日本 Daikin和俄罗斯列别捷夫合成橡胶研究院也有批量生产。国内某研究院于上世纪70年代开始全氟醚橡胶的研制工作。由于缺乏技术资料,原材料购买困难,试验条件落后等原因,试验工作进展较慢,到80年代初方合成出样品。后来因种种原因,研究工作完全停止。2006年完成了 PMVE 和 CSM 的合成以及橡胶聚合技术研究,建立了批量生产装置,使我国成为了世界上少数几个掌握全氟醚橡胶单体合成及橡胶聚合技术的国家之一。
PMVE的工业化生产有两条技术路线,一条为六氟环氧丙烷(C3F6O)/氟光气(COF2)路线,其基本原料为六氟环氧丙烷、无水氟化氢(HF)及一氧化碳(CO)[2];另一条为二氯二氟乙烯(CFCl=CFCl)/氟氧基三氟甲烷(CF3OF)路线,起始原料为二氟四氯乙烷(F112),HF及 CO[3]。CSM 是合成全氟醚橡胶的关键单体,各生产商对其结构及合成方法都十分保密。一般来讲 CSM 有全氟苯氧基(—OC6F5)、腈基(—CN)和溴基(—Br)几种类型。不同 CSM 的硫化机理不同,橡胶的性能也有差异。TFE、PMVE 及CSM 在含表面活性剂、引发剂和其它助剂的水溶液中进行自由基型乳液聚合,得到三元共聚体,其中PMVE含量约20%~35%(mol),CSM 含量约0.5%~3%(mol)。全氟醚橡胶的分子主链为 C—C键,而且 C上的 H 全部被 F取代,支链上有—OCF3基团,其主链结构与聚四氟乙烯完全相同。全氟醚橡胶具有优异的综合性能,耐高温性能是所有橡胶中最好的,长期使用温度为280℃,特殊品种可达300℃以上;耐介质性能极为优异,能耐各种强氧化性、强腐蚀性介质、各种有机溶剂和油料;耐候性和气密性也非常好。
全氟醚橡胶是一种适应性广泛的橡胶品种,主要用于石油、化工、农药、机械及半导体工业,作为“O”形圈、“V”形环用于机械密封、泵、阀、压缩机、连结件、仪表或其它设备上。凡是工作条件苛刻而其它密封材料不能胜任的场合,都可以采用全氟醚橡胶使问题得到解决[1]。国产全氟醚橡胶可采用两种硫化体系进行硫化,一是含全氟苯氧基的 CSM,基于亲核取代反应的硫化体系(简称 FPh-CSM);二是含溴基的 CSM,基于自由基加成反应的硫化体系(简称 Br-CSM)