全氟橡胶可以在强腐蚀化学介质中和或极端温度下使用，而其他橡胶无法满足这些应用场合的要求，所以全氟橡胶是一种至关重要的工程材料。这种材料在目前现有橡胶中具有最好的耐化学介质和耐热性。因为使用环境变得越来越苛刻，更多的全氟橡胶(PFE)在许多工业领域中得到应用。使用全氟醚橡胶还具有其他原因，包括减少设备停工、满足更严格的环境法规要求(例如减少排放物和阻止泄漏)和或提高橡胶制品的使用性能，例如密封件或螺杆抽油泵。

本文的目的是介绍全氟橡胶、全氟橡胶的交联剂、耐化学介质和耐热性、应用条件，以及如何应用全氟橡胶的详细信息。众所周知，这种材料是非常昂贵的，比通常使用的氟橡胶或碳烃类橡胶贵好几个数量级，所以正确的处理和使用很重要。

然而，一个常见的错误观念是特殊的设备和或环境才有必要使用现有全氟橡胶。这仅仅是部分正确，且仅仅适用于半导体生产和等离子应用的场合，因为这种环境中纯度和清洁是重要因素。尽管全氟聚合物处理和混炼时需要注意一些小问题，但用户不需要购买特殊设备。典型氟橡胶和烃类橡胶的混炼加工设备用于加工全氟橡胶绰绰有余。

1  什么是全氟橡胶?

全氟橡胶(通常称为FFKM  或PFE)是四氟 乙烯(TFE)和全氟乙烯醚(PFVE)的共聚物。由于全氟橡胶自身结构是化学惰性的，所以利用一些具有硫化交联点的单体(CSM)进行硫化。这些硫化点单体通常含有自由基活性溴和(或)碘原子，或含有全氟烷腈基(被诱导发生三聚反应，生成为全氟三嗪网络，见全氟橡胶交联剂部分)。

全氟橡胶在20世纪60年代晚期发展起来， 全氟橡胶含有大约72.5%氟原子(质量分数),且聚合物主链上没有大量的碳氢链段。

一般氟橡胶具有较低的氟含量，质量分数大约为65.9%～70.5%。引入大量偏氟乙烯单体使氟橡胶获得许多碳烃性能。在常用的氟橡胶中，烃引入了热力学薄弱点。氟碳键的离解能 (BDE)高于碳烃键大约25%～30%(取决于基准)。氟碳键的BDE是514kJ/mol,而碳烃键的BDE是338kJ/mol。

2  现有PFE牌号

商品化全氟橡胶主要有两种。第一种是耐化学介质型，通过适宜的过氧化物和助交联剂交联。耐化学介质牌号主要用于要求耐化学介质和温度  不是太高的场合。这些型号相对于其他胶料牌号  较便宜，适用于各个行业化学品处置、清洗和化学  腐蚀工艺等应用场合。

其他主要全氟橡胶牌号为耐高温型(HT),需要一些专用催化剂交联生成三嗪交联网络或使 用二氨基双酚AF形成苯并噁唑交联点。工作温 度高于230℃时可采用这些材料。全氟三嗪网络交联结构能在315℃下长期使用，且具有很小的物性损失和良好的压缩永久变形性。苯并噁唑硫化橡胶的使用上限温度大约是275～280℃。耐高温型全氟橡用于航空航天、石油天然气和化学工业中，这些领域具有许多极端热环境和强腐蚀性的化学介质，这种全氟橡胶在这些领域中使用良好。

也有一些特种全氟橡胶，主要应用在半导体领域，具有极好的耐等离子体性、不同程度的表面透明和清洁度。为了实现这些材料的最大应用优势，需要在清洁的环境中混炼和加工。

3  全氟橡胶的硫化剂

目前，全氟橡胶有几种交联剂，其中一些比较常见的交联剂是自由基共硫化剂，催化引发的三嗪硫化剂形成苯并噁唑交联键。这些方法可以充分硫化各自的全氟橡胶，然而，它们具有各自独特的优点和不足。使用者要仔细选择合适的硫化剂，以满足最终的使用要求。一般为了最大实现 每一种硫化体系的性能，都需要进行二次硫化。

过氧化物助交联剂大多用于耐化学品PEF 牌号。采用含溴或碘的硫化点单体(X-CSMA:X=Br或I)和适宜的助交联剂结合过氧化物产生的自由基，这种交联剂非常适合应用于使用温度上限在230℃和蒸气、酸和热水环境中。采用X-CSM和过氧化物硫化剂硫化的全氟橡胶的高温压缩永久变形不如三嗪硫化体系硫化的全氟橡胶。

交联耐化学介质型全氟橡胶时，三烯丙基异氰酸酯(TAIC)作为助交联剂在物理性能和耐热性方面表现出极好的综合性能。 TAIC可从混炼的聚合物中迁移出来，在交联反应中易发生共聚。因此，其影响聚合物的加工性能(例如，污染模具),所以有时采用三甲基异氰酸脲酯(TMAIC)替代TAIC。使用TMAIC或与TAIC并用可提高压缩永久变形性能，这种方法会轻微迟延硫化，在交联过程形成更为有序的交联结构。TAIC和TMAIC的化学结构如图1所示。

图1常用的全氟橡胶助交联剂

因为硫化反应是过氧化物引发的，所以这些材料变得易焦烧。全氟橡胶的混炼和加工过程中，良好的温度控制至关重要。一般用过氧化物，如2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化物己烷(DB-PH)来防止焦烧，其分子结构如图2所示。

在必要的情况下，可采用具有防焦性的过氧

图2DBPH过氧化物的分子结构

化物，如Luperox   HP101XLP。然而在PFE中使

用这些材料，助交联剂在模压硫化过程中易迁移到全氟橡胶表面，造成模具污染。这些具有防焦性能的过氧化物可与其他过氧化物(如DBPH)并用来调节硫化速率。

为了在耐高温型全氟橡胶中形成三嗪交联网络，采用一种专用催化剂，在高温下与含有腈基的交联点(CN-CSM)反应生成三嗪环结构，如图3所示。

R+=全氟聚合物

图3三嗪环分子结构

这种芳香杂环结构....