全氟醚橡胶(FFKM),是全氟(甲基乙烯基)醚、四氟乙烯和全氟烯醚的三元共聚物,也称为全氟橡胶。与氟橡胶相比,是一种完全不含C-H键的橡胶,该橡胶具有和聚四氟乙烯类似的热稳定性和耐化学品性。在FFKM组分中添加第3种硫化单体,以便构成三维网状结构,使橡胶具有弹性。网状结构的好坏很大程度上决定于交联体系。
全氟醚橡胶(FFKM)生产企业主要有美国杜邦、美国3M、比利时索尔维、日本大金。其中,美国杜邦是最早研究开发 FFKM的企业,也是现阶段 FFKM 行业中的领先企业,其产品种类较为齐全,产品质量较高,在全球范围内市场份额较大。全球 FFKM 生产企业数量少,市场供应有限,因此FFKM价格昂贵。
全氟醚橡胶特性:
优异的耐高温性能:在耐高温测试的实验中,氟橡胶和其他产品在240℃高温的条件下,形变率急剧上升,而全氟醚密封圈的压缩永久变形始终保持在50%以下。FFKM全氟醚橡胶材料在300℃时的压缩变形率也仅在50%以下。耐高温较高可达327℃,即使当暴露在316℃的恒温中或像343℃这样的间歇高温环境中,也不会发生导致密封失效的硬化和脆化,在与侵蚀性流体的浸渍直接接触中依然能保持其弹力和回弹性能。
优异的化学性能:在耐化学性方面,一般氟化橡胶无法适用的醚类、氨基化合物、酮类、氧化剂、有机溶剂、燃料、酸、碱等环境中,全氟醚橡胶都能显示其卓越的稳定性,几乎对所有化学品都具有优异的耐受性。
由于全氟醚FFKM橡胶原材料成本高昂,通常选用全氟醚FFKM密封的工况极为苛刻,其他橡胶原料无法满足这些苛刻工况下的密封要求,在这些苛刻工况下其他橡胶很容易出现腐蚀、溶胀、溶解、老化硬化等不良,导致密封失效。全氟醚FFKM橡胶因其卓越的耐腐蚀性能和耐高温性能,满足苛刻工况密封需求的同时,增加了密封件的使用寿命,减少客户的维护成本。
最早研究开发全氟醚弹性体的是美国杜邦公司,是该公司于60年代末为耐液体火箭燃料二研究的密封材料。之后,前苏联在航天科技的发展过程中未来解决火箭推进剂中的强氧化剂和高温气体的密封问题,也开发了一种三元共聚的全聚醚橡胶。80年代末,日本大金公司在购买俄罗斯全氟醚专利的基础上,通过二次开发改进合成了全氟甲基乙烯基醚和四氟乙烯的二元全氟醚橡胶。
全球全氟醚橡胶市场上,杜邦公司的全氟醚橡胶制品质量相对较好,种类也较为齐全,在中国占据较大的市场份额,但是为了保护自己公司的技术专利,杜邦公司目前只向外出售全氟醚橡胶制品,不出售生胶和预混胶。2015年杜邦公司将Viton品牌的氟橡胶业务全部转给科慕公司,但Kalrez品牌的全氟醚橡胶仍保留在杜邦公司自己手中。前苏联在航天科技的发展过程中为解决火箭推进剂中强氧化剂和高温气体的密封问题,合成橡胶研究院也开发了一种三元共聚的全氟醚橡胶。1985年,日本大金公司在购买俄罗斯全氟醚橡胶专利的基础上,通过二次开发合成PMVE和TFE的二元全氟醚橡胶。随后意大利苏威公司和美国3M公司开发成功全氟醚橡胶,2017年ACG公司(原日本旭化成公司) 也开发成功全氟醚橡胶。
我国晨光院早在20世纪70年代就开始全氟醚橡胶的研究工作,但试验进展缓慢,到80年代初才合成出样品,后来由于种种原因该项工作完全停止,直到2000年才重新启动。2006年完成了PMVE[40]和硫化点单体的合成以及全氟醚橡胶聚合技术研究,建立了批量生产装置,产品供应国家急需用户。在晨光院之后,三爱富公司也开发了全氟醚橡胶,现已有少量产品供应市场。2019年国家自然科学基金会将全氟醚橡胶列入“十三五”重大项目,可以预期全氟醚橡胶将有更大进展。
中国的全氟醚橡胶的生产技术水平和工业化程度与美日等国还有较大的差距,尤其是高端产品系列的质量和性能还有较大的改善和进步空间。现阶段,国产全氟醚橡胶产品主要应用于航空航天领域,而在能源开发和化工装置等领域中,全氟醚橡胶产品的需求还依赖进口,国内全氟醚橡胶产品的供应商基本上都是杜邦、3M、大金等品牌的进口商。整体上来看,中国全氟醚橡胶行业发展相对缓慢,进一步的产业化进程需要依托技术研发上的突破。
文章来源: 橡胶技术李秀权工作室,OTHELLO奥赛罗密封,橡胶技术网