陈其皓（江南大学化学材料与工程学院，江苏　无锡　214000）

高氟含量氟橡胶的合成研究

陈其皓（江南大学化学材料与工程学院，江苏无锡214000）

氟橡胶属于高分子弹性体，具备其独特特征，从组成原子上看，该物质中的主链或侧链上的碳原子能与氟原子相连接。氟橡胶具有良好的耐油性和耐热性，能够在250℃左右的温度保持长时间的工作；同时，也拥有良好的物理机械特点，可耐辐射，电绝缘性明显，因此，被广泛应用在我国航空航天还有化学工业等科学领域中。本文主要针对高氟含量氟橡胶的合成方法进行探析，并对其未来发展的改性方法做出相应介绍。

高氟含量；合成方法；改进方法；分析研究

以汽车产业为例，氟橡胶主要用于发动机、燃料系统以及外围设备上的密封材料，但是随着环保理念的增强，需要全面降低二氧化碳的排量，因此，在采用氟橡胶过程中有必要加强其低燃料透过性的控制；同时，随着含氧化物合成技术的创新与发展，新型环保能源的出现，促使氟橡胶需增加其耐溶剂性能［1］。氟橡胶一般包括三种共聚单元，当氟元素的质量分数达到68%，则会降低其耐油性和耐溶性，因此，应在发展、研究过程中开发出具备更高氟含量的氟橡胶产品，即质量分数超过69%，以确保其具备良好的燃料透过性和耐溶剂性。

1　高氟含量氟橡胶的合成方法

1.1共聚单体的组成分析

将高氟含量氟橡胶中氟元素的质量分数控制在69%以上，则需要控制好其他共聚单元组成，即偏氟乙烯、全氟丙烯还有的四氟乙烯的质量分数分别为30%～65%、20%～40%和20%～40%。①若偏氟乙烯的量分数达不到30%，会降低其聚合速率，从而无法保证其耐低温性能；若量分数超过65%，则会降低氟含量，无法得到最低燃料透过性等性能。②控制好全氟丙烯的含量是保证氟含量的条件之一，但是超过40%会降低其竞聚率和反应速率，甚至会增加制作成本；③控制好四氟乙烯含量是把握氟橡胶耐溶剂性的首要条件，但是超过40%会出现聚合物结晶情况，会导致其存在低温变形的情况。

1.2聚合工艺分析

常规氟橡胶的乳液聚合工艺是应用在高氟含量橡胶合成的主要技术，首先，需要将水和乳化剂放进反应釜中；其次，合理应用痰气将反应釜中的空气进行置换；再接着，将搅拌装置打开后加热反应釜，并控制好其反应压力值和Ph值，随即增加适量的引发剂，促进聚合反应的开始；最后，聚合反应开始后，增加适量的链转移剂，并根据反应情况加入适量的混合单体，以保证反应釜中的压力处于固定范围内，确保混合单体反应完成后，即可停止。将反应生成的聚合乳液实行相应的处理，即凝聚、洗涤还有干燥工序等，再利用炼胶机将其塑炼成型，即可获得高氟含量氟橡胶产品。

2　高氟含量氟橡胶的改性分析

常规的氟橡胶中，普遍采用多元醇类硫化剂实行硫化，其硫化原理为：以VDF－HFP链段脱HF所构成的双键来完成苯酚阴离子的加成反应［2］。但是氟含量与偏氟乙烯含量的控制中，一旦提升前者的量分数，就会降低后者的量分数，从而降低其硫化速率、机械性能，所以，实行高氟含量氟橡胶的改性时，不仅需要保证其低燃料透过性和耐溶剂性，还有必要增强其硫化性能。

2.1转变分子链链段结构

将组成的共聚单体中偏氟乙烯物质量分数控制在60%～65%之间，可以获得较高氟含量的氟橡胶，且无需减少偏氟乙烯的总含量。转变分子链链段结构，就是利用无机引发剂和有机引发剂作为初始引发和补加引发；同时，在引发过程中适当增加有机端基的链转移剂，以期结合三种物质的时间和总量来调整聚合物的端基结构，确保VDF－HFP链段的数量明显增加后，提升高氟含量氟橡胶的硫化速率。

2.2增加改性单体

将非全氟单体增加到聚合物的共聚单体中，以进一步降低偏氟乙烯的含量，通过物质的量分数来计算，各个共聚单体的物质的量分数则表现为：偏氟乙烯和四氟乙烯，分别是15%～40%和10%～30%；而全氟丙烯和非全氟单体则分别是20%～50%和2%～15%，通过非全氟单体这一改性单体的加入，来增强分子链脱HF双键形成的能力，进而提升氟橡胶的硫化速率和硫化胶的机械性能［3］。

2.3共同混炼

将氟橡胶分成A、B两组实行混炼，混炼方法是利用开炼机实行常规方法混炼，最后得到氟含量较高的交联性氟橡胶组合物［4］。两组氟橡胶的共聚单体均为偏氟乙烯、四氟乙烯和全氟丙烯，并将A类氟橡胶的氟元素质量分数控制在69%～71%之间，B类的控制在72%～73%之间，经过混炼后获得的相对分子质量比较下，A会明显高于B，确保经混炼获得的交联性氟橡胶组合物不仅能够具备A类的良好硫化性能、机械性能，而且也会拥有B类的低燃料透过性、耐溶剂性能。

3　结语

综上所述，合理提升氟橡胶中的氟含量，能够保证氟橡胶拥有低燃料透过性以及良好的耐溶剂性等特征。经过硫化后氟橡胶，再将其浸泡在燃油中，可以将其拉伸强度控制在有效范围内，提高氟橡胶的利用率；同时，采用转变分子链链段结构、增加改性单体还有共同混炼等方式实行氟橡胶改性后，可以进一步提升其硫化速率和硫化胶的机械性能。

［1］钱厚琴，王昌尧.高氟含量氟橡胶的合成及改性［J］.有机氟工业，2016（01）：48-64.

［2］朱则刚.车用氟橡胶的市场需求及发展趋势［J］.现代橡胶技术，2013（01）：41-46.

［3］曹鸿璋，刘杰民，张玉玺等.氟橡胶改性技术研究进展［J］.橡胶工业，2014（03）：187-191.

［4］邬一凡，黄巍，徐京生.国内外氟橡胶生产消费现状及发展趋势［J］.化工新型材料，2013（03）：1-5.