Page 45 - 《橡塑智造与节能环保》2024年2期

技术与装备

成，以实现交联。FFKM弹性体的全氟化碳骨架是其 图4所示。过氧化物硫化和腈硫化类的硫化过程都是通
优异的耐化学性和高热稳定性的主要原因。碳-氟键的 过硫化位点单体与硫化剂和/或催化剂之间发生的反应
高强度（约116 kcal/mol，而类似的碳-氢键约100 kcal/ 将单个聚合物链连接起来。硫化剂是一种独立成分，
mol）是这些特性的基础。此外，全氟聚合物的后骨架 通常在混料过程中加入。除了基础聚合物的选择外，
中的碳-碳键明显比同等碳氢胶料中的强。 硫化剂的选择也是实现最佳材料性能的关键。

图2 常见氟塑料的结构

如前所述，PTFE和PFA是具有优异热性能的全氟
塑料，其一般结构如图2所示。由于缺乏交联，PTFE
图4 硫化位点单体的代表性结构
和PFA都没有弹性，在250℃以上会明显软化。事实
上，这两种材料在300℃以上的温度下都会融化。硫 过氧化物硫化胶料的交联机理与FKM和FFKM弹
化位点单体的掺入和随后全氟聚合物链的交联（或硫 性体相同。过氧化物引发剂，如2,5-二甲基-2,5-二
化）赋予弹性，并允许材料在压缩后恢复到接近其原 （叔丁基过氧）己烷，是产生开始交联过程的自由基
始形状。这与上述在类似条件下会发生永久变形的塑 所必需的（图5）。这是通过过氧化物的不稳定氧-氧
料形成鲜明对比。 键的均裂裂解产生以氧为中心的自由基而发生的。这
图3显示了含有硫化位点单体的代表性FKM和 些可以进行加成或提取反应，以及进一步分解为以碳
FFKM基础聚合物结构。请注意，这些通用结构为供 为中心的甲基。
应商提供了许多定制其材料供应的机会。单体比例和
硫化位点单体的选择对化合物的性能都有很大的影
响。例如，乙烯基醚类新单体（结构未显示）的开发
提供了获得新的低温化合物的途径。
图5 过氧化物引发剂（2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧）
己烷

最终，如前所述，在硫化位点单体上的碳-溴键
位点产生自由基。然后，这种自由基可以与硫化剂上
图3 FKM和FFKM弹性体的常见结构 的侧链双键基团反应。三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC）
（图6）是FKM和FFKM过氧化物硫化聚合物的一种非
FKM的硫化一般分为两类，包括过氧化物硫化 常常见的硫化方法。其低成本和易操作性使其成为大
和腈硫化。如果基础聚合物中含有适当的硫化部位单 规模生产过程中具有吸引力的硫化剂。此外，三个反
体，FKM 也可以过氧化物硫化。如前所述，FKM 也 应性双键的存在提供了形成强大交联网络的潜力。
可以通过双酚或二胺机制硫化，这种机制不需要硫化
位点单体，但本文不会进一步讨论这些方法。
过氧化物硫化类的硫化位点单体含有一个活性溴
或碘基团。碳-溴或碳-碘键提供了一个键裂和自由基
形成的位点，从而开始了交联过程。腈硫化目前仅限
于 FFKM，因此硫化位点单体包含一个末端腈基。过
图6 过氧化物硫化剂三烯丙基异氰脲酸酯/TAIC（左）和
氧化物硫化和腈硫化的硫化位点单体的代表性结构如 双烯烃（右）

2024年 第2期 总第554期 11