車用氟橡膠的市場需求及發(fā)展趨勢

2013-11-07 朱則剛 東風(fēng)汽車公司

  氟橡膠具有耐熱、耐油、耐溶劑、耐強(qiáng)氧化劑以及良好的物理機(jī)械性能等,已廣泛用于航天、航空、交通、石油、機(jī)械、冶金、化工等工業(yè)部門,并在各個領(lǐng)域取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。目前世界氟橡膠產(chǎn)量的 60%以上用于汽車工業(yè),氟橡膠正以優(yōu)良的性能不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。氟橡膠的高速發(fā)展主要是其具有最好的綜合性能,包括具有較好的力學(xué)強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性好,耐介質(zhì)性能特別優(yōu)異,而且加工生產(chǎn)工藝方便、成本較低,因此,它在氟彈性體中占有絕對的優(yōu)勢地位。從某種意義上講,氟橡膠也是隨時代的進(jìn)步與發(fā)展而成長的產(chǎn)物。盡管些材料價格較高,但以其優(yōu)良的耐磨性、耐油性及其可靠性等,具有較高的實用價值,因此,其用量在逐漸上升也不足為奇。氟化物的開發(fā)還有很大的潛力和可能性,期待今后能開發(fā)出使用價值更高的氟聚合物。

1、氟橡膠的基本類型和特性

  氟橡膠是特種合成彈性體,其主鏈或側(cè)鏈上的碳原子接有電負(fù)性極強(qiáng)的氟原子,由于C-F 鍵能大(485kJ/mol),且氟原子共價半徑為0.64A,相當(dāng)于C-C 鍵長的一半,因此氟原子可以把C-C主鏈很好地屏蔽起來保證了C-C 鏈的穩(wěn)定性,使其具有其它橡膠不可比擬的優(yōu)異性能,如耐油、耐化學(xué)藥品性能,良好的物理機(jī)械性能和耐候性、電絕緣性和抗輻射性等,在所有合成橡膠中其綜合性能最佳,俗稱“橡膠王”。氟橡膠主要用于制作耐高溫、耐油、耐介質(zhì)的橡膠制品,如各種密封件、隔膜、膠管、膠布等,也可用作電線外皮,防腐襯里等。其在航空、汽車、石油、化工等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在軍事工業(yè)上,氟橡膠主要用于航天、航空及運載火箭、衛(wèi)星、戰(zhàn)斗機(jī)、新型坦克的密封件、油管和電氣線路護(hù)套等方面,是國防尖端工業(yè)中無法替代的關(guān)鍵材料。氟橡膠制品類型有:用氟橡膠可以制成多種用途的墊圈、閥門密封墊圈、O 型密封圈、V 型密封圈、皮碗、油封和波紋連接管等。這些制品能耐200℃以上的溫度,在各類油介質(zhì)的環(huán)境下不變形;用氟橡膠制造各種膠管及復(fù)合膠管,可用于輸油管、耐高溫和高壓的液壓膠管、空氣導(dǎo)管和熱液體導(dǎo)管。用氟橡膠制造膠膜可作為耐腐蝕介質(zhì)泵和閥的隔膜,廣泛用于特殊的領(lǐng)域。

  用氟橡膠的漿料涂于玻璃纖維布、聚酯纖維布和其他紡織品上,可制成耐燃容器、耐高溫墊片、不燃性膠布、防護(hù)衣及防護(hù)手套等;絕緣材料主要用作耐高溫、耐油和耐壓的電纜和電線護(hù)套。氟橡膠可取代其他橡膠制造石棉紙泊板,具有耐高溫和耐高壓性能,還可用作物料管的法蘭墊片,廣泛應(yīng)用于化工、輕工和機(jī)器制造等領(lǐng)域。從主鏈結(jié)構(gòu)上看,氟橡膠防腐可以分為三種基本類型:即氟碳橡膠、氟硅橡膠、氟化磷腈橡膠。其中以氟碳橡膠為主。氟碳橡膠主要有偏氟乙烯與三氟氯乙烯共聚(氟橡膠23,國內(nèi)俗稱1 號氟橡膠)、偏氟乙烯與六氟丙烯共聚(氟橡膠26,國內(nèi)俗稱2 號氟橡膠)、偏氟乙烯與六氟丙烯、四氟乙烯三元共聚(氟橡膠246,國內(nèi)俗稱3 號氟橡膠)。

  1#氟橡膠具有良好的物理機(jī)械性能及化學(xué)穩(wěn)定性,能在200℃下長期使用,在250℃下短期使用;脆點為-20℃~ -40℃;優(yōu)良的耐介質(zhì)性能,對有機(jī)溶劑、無機(jī)酸、氧化劑作用的穩(wěn)定性優(yōu)良,尤其耐酸性優(yōu)異;有極好的耐氣候、耐臭氧性能,在大氣中暴露數(shù)年后,物理機(jī)械性能變化甚微,對微生物的作用亦較穩(wěn)定。1#氟橡膠目前國內(nèi)僅晨光院生產(chǎn)。主要用于制備耐熱、耐油、耐酸的橡膠制品,如密封件、膠管、膠墊、膠布、膠帶、薄膜、油箱和浸漬制品等,也可用作導(dǎo)線的外護(hù)套及設(shè)備防腐襯里等,廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)、石油工業(yè)、汽車工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域。

  2#氟橡膠是由偏氟乙烯與三氟氯乙烯在常溫和3.2MPa 左右壓力下,用懸浮法聚合制得的一種橡膠狀共聚物,為較早開始工業(yè)生產(chǎn)的氟橡膠品種。

  2#氟橡膠是用量最大的氟橡膠品種,具有良好的貯存穩(wěn)定性、電絕緣性和抗輻射性;優(yōu)良的耐油、耐介質(zhì)性;極好的真空性能,可滿足特殊場合的需要;耐熱性好,通?稍250℃下長期使用,在300℃下短期使用。它主要用于耐熱、耐油、耐酸的橡膠制品,如密封件、膠管、膠墊等。它耐油性優(yōu)于其它品種氟橡膠,是目前最常用的氟橡膠品種。2#氟橡膠密封件可用于石油鉆井機(jī)械煉油設(shè)備、天然氣脫硫裝置上,可同時承受高溫、高壓、油類和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)等苛刻條件。在化學(xué)工業(yè)中,它還可用于泵、管接頭、設(shè)備容器之中,以密封無機(jī)酸、有機(jī)物等化學(xué)物質(zhì)。在建筑材料制造方面,2#氟橡膠可作水泥單倉泵密封膠圈,其比天然橡膠做的密封圈使用壽命延長了10 倍左右。

  3#氟橡膠具有突出的耐高溫性能、耐油、特別是耐雙酯油類、耐化學(xué)藥品以及良好的物理機(jī)械性能;滿意的介電性能、不燃性、耐候性及優(yōu)異的真空性能、耐輻射性;通常可在275℃下長期使用,在320℃下短期使用。其耐油、耐酸性優(yōu)于1#氟橡膠,耐氣候、耐臭氧、耐輻射性、透氣性及電性能和耐燃性能與2#氟橡膠相近。3#氟橡膠廣泛應(yīng)用于宇航、汽車、機(jī)械、石油化工等領(lǐng)域。例如用作飛機(jī)的液壓系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的動靜密封材料;用作油田的密封材料,油田用的電纜輸油管道以及鉆井設(shè)備上;在化工行業(yè)用作設(shè)備、管道柔性連接、泵等的襯里或作為耐腐蝕的密封材料,制成管道,用以輸送有機(jī)溶劑或其他有腐蝕性的介質(zhì)等。

  3#氟橡膠是偏氟乙烯、四氟乙烯與六氟丙烯的共聚物,三種單體的比例(mol%):偏氟乙烯為65~70;四氟乙烯為14~20,六氟丙烯為15~16。國產(chǎn)氟橡膠246G 與美國VitonB 相當(dāng)。另外,氟橡膠TP,國內(nèi)俗稱四丙膠,為四氟乙烯和碳?xì)浔┕簿畚,耐水蒸汽和耐堿性能優(yōu)越;偏氟醚橡膠,為偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚、硫化點單體四元共聚物,低溫性能優(yōu)異;全氟醚橡膠,低溫性能優(yōu)異,氟含量高,耐溶劑性能優(yōu)異;氟硅橡膠,低溫性能優(yōu)異,具有一定耐溶劑性能。氟橡膠生產(chǎn)供應(yīng)商不止一家,在中國市場上,進(jìn)口氟橡膠供應(yīng)商有美國3M、日本的大金和歐洲的Solvay 等。

  全氟橡膠由三個或更多氟橡膠單體聚合而成,單體上所有的氫原子的位置被氟原子取代。其具有杰出的抗高溫硬化性能,又兼具橡膠的彈性和聚四氟乙烯的耐腐蝕性。在-20F~615F 范圍里,全氟醚O 形圈拉長度和密封性都很好。無論是遇到溫度、壓力、化學(xué)腐蝕或者上述所有的相關(guān)情況,全氟醚產(chǎn)品都能提供相應(yīng)的解決難題的方案。全氟醚O 形圈能耐絕大多數(shù)化學(xué)品的腐蝕,包括有機(jī)酸、無機(jī)酸、堿、酮類、醇類、醛類和燃料,因此,全氟O 形圈能長期服役于大多數(shù)化學(xué)和石化流程中。在其它橡膠會膨脹或失效的介質(zhì)中,全氟醚O 形圈不會膨脹或變得易碎,依然保持原有的品質(zhì)。全氟醚O 形圈安裝方便,比金屬密封件更能適應(yīng)不規(guī)則的安裝,不會造成磨損。它與聚四氟乙烯密封件不同,不會出現(xiàn)“冷流性”或者磨損軸。

2、氟橡膠在汽車工業(yè)中的應(yīng)用

  近些年,世界各國每年都制訂新的環(huán)境保護(hù)法規(guī),汽車的總烴排出量受到日益嚴(yán)格的限制,在美國,汽車必須經(jīng)SHED(密封箱蒸發(fā)量測定)試驗合格。氟橡膠對烴類的滲透有極優(yōu)良的阻隔性,在燃油膠管結(jié)構(gòu)中覆以氟橡膠層,即可減少烴的滲透量。汽車燃料系統(tǒng)的制品,必須在-40~50℃的溫度范圍內(nèi)功能正常。但是氟橡膠隨含氟量的增加耐低溫性能劣化(玻璃化溫度上升),為了制造在-40℃下性能正常的制品,需要對耐寒性差的氟橡膠產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)。如今,全氟醚橡膠已經(jīng)開發(fā)上市,有效地改善了氟橡膠的低溫性能,但目前因價格問題還難以大量推廣。為了提高汽車發(fā)動機(jī)的功率,節(jié)約燃料,保證汽車行駛的安全性,新的燃料噴射系統(tǒng)出現(xiàn)。在此系中,汽車從油箱流入發(fā)動機(jī),然后又返回油箱循環(huán)流動,汽油與氧混合會產(chǎn)生氫過氧化物。含有氫過氧化物的汽油稱為“酸性汽油”,它能使多種烴類橡膠軟化或硬化。而氟橡膠不會因接觸酸性汽油而產(chǎn)生劣化變質(zhì)。

  隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展,用戶對發(fā)動機(jī)總成的可靠性和密封性等要求越來越高。而且隨著汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的提高,其所使用的油封尤其是旋轉(zhuǎn)軸油封承受的工況也越來越苛刻。不僅要求油封能承受高低溫、高線速度和大負(fù)荷的工作條件,還要具有接觸摩擦力小、磨損量小、使用壽命長,且介質(zhì)、強(qiáng)度好和密封可靠等優(yōu)異性能。人們習(xí)慣采用丁腈橡膠來制造汽車發(fā)動機(jī)上的油封。丁腈橡膠成本低廉但耐高溫及耐高速性能較差,當(dāng)溫度超過120℃或旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速超過5 000r/min 以上時,油封唇口易老化而變硬、變脆、造成泄漏。20 世紀(jì)90 年代初期國外研制成功一種廣泛用于內(nèi)燃機(jī)尤其是大功率、重負(fù)荷的內(nèi)燃機(jī)的填充聚四氟乙烯PTFE 油封。國內(nèi)引進(jìn)或合資生產(chǎn)的Cummins 和Caterpilar 柴油機(jī)等都采用聚四氟乙烯油封代替丁腈橡膠和氟橡膠等唇形橡膠骨架油封。作為其曲軸、輔助驅(qū)動軸油封等,旋轉(zhuǎn)油封成功地解決了發(fā)動機(jī)因油封密封不好而產(chǎn)生的漏油、漏水的問題。在發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)幾圈后裝配在發(fā)動機(jī)上的PTFE 油封的密封唇就會將一層很薄的PTFE 薄膜涂覆到旋轉(zhuǎn)軸頸上,并借助自身的彈性形變使唇口很好地粘合在軸頸上,隨發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動。一旦油膜碰到油封螺旋槽就會受到螺旋面的作用力而產(chǎn)生一個向發(fā)動機(jī)密封介質(zhì)的作用力,該力就會將欲外流的液體介質(zhì)壓回儲油端,也就是油封螺旋槽具有泵吸的功能。當(dāng)該作用力大于油膜本身受到的來自儲油端的油壓時,即能實現(xiàn)密封的作用。

  純聚四氟乙烯具有耐260℃高溫、耐腐蝕、摩擦系數(shù)小等特點,但聚四氟乙烯同時具有不耐磨、冷流性大、硬度高、韌性差等缺點。若直接用其制造油封則加工出來的油封唇口與軸的連動性差,難以滿足高速、大功率、重負(fù)荷柴油機(jī)的使用要求。因此作為動力油封唇口材料必須經(jīng)過改性方能使用。目前大多采用填充改性的方法,即在純PTFE 中加入一些耐磨性材料,如玻璃纖維、碳纖維、石墨、二硫化鉬、青銅粉等,使它們在PTFE 層狀結(jié)構(gòu)中形成網(wǎng)狀節(jié)點,從而在提高材料的剛度、導(dǎo)熱性和抗蠕變性的同時,也大大提高了耐磨性和延長了使用壽命。

  渦輪增壓器軟管是汽車發(fā)動機(jī)中技術(shù)要求最為苛刻、生產(chǎn)成本最高的軟管之一。軟管的成本高,是因為軟管在設(shè)計中需要大量的軟管層。以前許多使用AEM 等丙烯酸橡膠的軟管已經(jīng)改為使用硅橡膠,以使膠管在更高的溫度下保持穩(wěn)定的性能。這樣就相應(yīng)地需要采用含氟橡膠彈性體襯里,以提供必要的耐油性能。在多數(shù)情況下,在軟管結(jié)構(gòu)中采用芳綸纖維,以保持軟管的形狀和提供相應(yīng)的強(qiáng)度。硅橡膠用的保護(hù)纖維層可使軟管具有較好的彈性,能耐極高的溫度。通常用延機(jī)將橡膠和纖維壓合在一起,從而制得軟的半成品材料。由于連續(xù)處于170℃以上的高溫軟管的中層和外層通常采用VMQ 甲基乙烯基硅橡膠。在選擇含氟彈性體襯里時,生產(chǎn)商和終端用戶不得不選擇氟硅橡膠(FVMQ),大型車輛液壓系統(tǒng)連續(xù)工作時間長,油溫及部件溫度上升很快,普通的橡塑制品已不能滿足使用要求,而氟橡膠制品則能滿足其液壓系統(tǒng)苛刻的工況技術(shù)要求,用氟橡膠制作的零配件已在大型車輛的液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在液壓系統(tǒng)中很多流體都含有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或是具有很強(qiáng)的腐蝕性,常規(guī)的大型車輛液壓系統(tǒng)要在內(nèi)壁涂上一種耐腐蝕性材料才能輸送。聚四氟乙烯由于具有很強(qiáng)的耐腐蝕性完全不與王水、氫氟酸、濃硫酸、硝酸、過氧化氫等作用,是理想的防腐蝕襯里材料。將聚四氟乙烯層直接燒結(jié)在管道內(nèi)壁的鋼管上實現(xiàn)“鉬2 氟”一體化較好地解決了這一難題。使液壓系統(tǒng)的零配件能滿足苛刻的工況技術(shù)要求。

  近年來隨著汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的提高,汽車發(fā)動機(jī)橡膠制品的耐熱性和耐劣化汽油性也相應(yīng)得到提高。這是因為發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的改變,使機(jī)罩內(nèi)溫度明顯升高,采用燃料噴射系統(tǒng)提高油料的燃燒效率,導(dǎo)致了燃料的進(jìn)一步氧化,因而要求燃料系統(tǒng)配管類橡膠制品必須具有高溫耐熱氧化性及耐劣質(zhì)汽油性。隨著無鉛汽油和電噴裝置等在汽車上的推廣應(yīng)用,燃油膠管的結(jié)構(gòu)和材料變化較大,內(nèi)膠層已發(fā)展到用氟橡膠代替丁腈橡膠。為了降低燃油滲透率和進(jìn)一步改進(jìn)耐熱性內(nèi)膠層,多采用復(fù)合結(jié)構(gòu),即由氟橡膠與氯醚橡膠或丙烯酸酯橡膠組成。由于氟橡膠價格昂貴,因此氟橡膠層比較薄,這種結(jié)構(gòu)的燃油膠管已成為國內(nèi)外汽車零部件中采用的主流產(chǎn)品。目前我國也已經(jīng)開發(fā)出用這種氟橡膠作為內(nèi)層的燃油膠管并已在轎車上廣泛應(yīng)用。

  汽車行業(yè)都密切關(guān)注燃料的甲醇化,都急切地開展可能適應(yīng)任何燃料的FFV 的研究,橡膠零件的FFV 化尤為迫切。甲醇與汽油混合時,氟橡膠的體積溶脹約為10%左右。但單就甲醇而言,由于氟含量不同,氟橡膠的體積溶脹差別就很大。氟含量高時幾乎不發(fā)生溶脹,但隨著氟含量的降低,在低溫區(qū)域下的溶脹就變大,尤其在氟含量為66%的情況下體積溶脹將顯著增大,這可認(rèn)為是由于低溫下氫鍵產(chǎn)生的甲醇結(jié)合體與氟含量為66%的聚合物的SP 值接近所致。

3、氟橡膠的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場需求

  上世紀(jì)50 年代中期,美國杜邦公司首家成功合成了氟橡膠,解決了當(dāng)時美國航天、航空領(lǐng)域的密封難題。冷戰(zhàn)結(jié)束后,氟橡膠這一戰(zhàn)略物資被西方國家作為高技術(shù)、高附加值的商品投放國際市場,其主要制品為密封件、墊圈、墊片、隔膜、膠管、油封、襯里和防腐制品,還可以用作電絕緣制品。但由于價格昂貴及當(dāng)時消費水平、加工技術(shù)的限制,氟橡膠在工業(yè)上的實際應(yīng)用較少。隨著國外汽車和航空航天工業(yè)的快速發(fā)展,氟橡膠這一高性能的密封材料得到了迅猛發(fā)展,每年以20%~30%高速度增長。世界氟橡膠主要消費國為美國、歐洲和日本。目前世界氟橡膠產(chǎn)品60%~70%用于汽車工業(yè),其次為造船、化工、石油、輕工業(yè)等領(lǐng)域,其應(yīng)用領(lǐng)域還將不斷擴(kuò)大,汽車和航空航天工業(yè)為增長最快的領(lǐng)域。

  高耐熱性、低滲透性和與不同汽車流體相溶性的結(jié)合,使氟橡膠完全適合于目前的小汽車、貨運車和越野設(shè)備的苛刻條件。氟橡膠密封件用于燃燒系統(tǒng)元件(如燃料管線軟管、過濾器墊圈、燃料噴射密封和泵密封)、發(fā)動機(jī)部件(如閥桿密封、汽缸襯里密封、曲軸密封)、排放系統(tǒng)(如密封和隔膜)和傳動密封等。環(huán)保規(guī)定的日益嚴(yán)格對推廣氟橡膠的使用起到了重要的作用,尤其在美國,這一影響因素更為明顯。這就迫使汽車生產(chǎn)商將汽車燃料系統(tǒng)的密封和發(fā)動機(jī)的襯墊改用氟橡膠材料。杜邦-陶氏彈性體公司也認(rèn)為來自環(huán)保方面的壓力是促使汽車生產(chǎn)商將原來的硅橡膠吸氣式發(fā)動機(jī)墊片改用氟橡膠的主要原因。

  氟橡膠主要分為二聚物和三聚物,隨著氟含量的增加,聚合物對燃料、油、潤滑劑和酸的耐性也不斷增強(qiáng),對極性溶劑的膨脹性也不斷降低(如甲醇和乙醇)。近年來,由于惡劣操作環(huán)境領(lǐng)域的需求,固態(tài)和液態(tài)氟橡膠都得到了蓬勃發(fā)展。由液態(tài)氟橡膠制得密封劑、涂料和填隙材料已證實了其相對于其它聚合物用于航空、軍用飛機(jī)引擎和一般設(shè)備制造廠的優(yōu)越性。至2011 年世界氟橡膠的總需求預(yù)計將以每年5%的速度增長。此外,每年約有1~2千噸的氟橡膠作為聚合物加工助劑,作為最重要的用于聚烯烴薄膜的聚合物線型低密度聚乙烯,全球的消費預(yù)計將以每年6.3%的速度增長。近年我國汽車工業(yè)得到飛速發(fā)展,特別是轎車產(chǎn)量持續(xù)迅猛增長,隨著無鉛汽油和電噴裝置等在汽車上的使用,燃油膠管的內(nèi)膠層也已逐步用氟橡膠代替了丁腈橡膠,由我國自主開發(fā)出的以氟橡膠為內(nèi)層的膠管目前已在汽車上廣泛使用。此外在裝卸車液壓系統(tǒng),大型裝卸車液壓系統(tǒng)連續(xù)工作時間長,油溫及機(jī)件溫度上升很快,在普通橡膠不能滿足要求的情況一般要采用氟橡膠制品替代。由于國產(chǎn)生膠還未能全面進(jìn)入新車市場,我國每年需花費大量外匯用于進(jìn)口氟橡膠或氟橡膠汽車零配件。

  我國在二十世紀(jì)60 年代,由于軍工等領(lǐng)域的需要,先后成功研制出23 型、26 型、246 型和TP-2 型等以聚烯烴為主的氟橡膠和羧基亞硝基氟橡膠。二十世紀(jì)80 年代又發(fā)展了全氟醚橡膠及氟化磷腈橡膠等。但直到目前,國內(nèi)氟橡膠的品種仍然以26 類氟橡膠為主,占生產(chǎn)量的90%。2009年,中國氟橡膠市場受金融危機(jī)影響較大,氟橡膠產(chǎn)量下滑29%,特別是出口量下降33%。隨著下游行業(yè)的快速恢復(fù),氟橡膠產(chǎn)量迅速增長,同比增長40%以上。近年,我國氟橡膠產(chǎn)能從300余噸/年增加到7 000 噸/年左右,配套單體工藝、聚合工藝等生產(chǎn)技術(shù)逐漸接近國外先進(jìn)水平。21世紀(jì)后,我國民用工業(yè),尤其是汽車工業(yè)的發(fā)展,對氟橡膠的需求量大幅度增長。由於市場需求增長,以及豐富螢石資源賦予的發(fā)展氟化工得天獨厚的條件,使近年來中國氟化工產(chǎn)業(yè)掀起新一輪的氟橡膠裝置建設(shè)熱。

  我國氟橡膠不僅產(chǎn)量小,而且品種較單一,主要為26 型氟橡膠,占總產(chǎn)量的70%~80%,性能也不如國外產(chǎn)品,相當(dāng)于美國20 世紀(jì)60 年代的水平。我國氟橡膠的年均消費增長幅度近50%,產(chǎn)不足需,不得不從國外進(jìn)口氟橡膠。主要進(jìn)口國為美國、意大利和俄羅斯。隨著我國汽車工業(yè)和軍工的發(fā)展以及國家對水利設(shè)施建設(shè)的投入不斷加大,有專家預(yù)計我國氟橡膠的年需求量可達(dá)10 000 噸以上。 與迅速增長的消費量相比,國內(nèi)氟橡膠的生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)市場需求。鑒于我國市場對氟橡膠的需求增長快速,上海、四川、江蘇等地加快氟橡膠裝置的改擴(kuò)建工程,生產(chǎn)能力將會進(jìn)一步擴(kuò)大。外資也正在利用其技術(shù)上的優(yōu)勢,在我國投資建設(shè)氟聚合物基地,以滿足我國市場的需要。

  盡管目前國內(nèi)氟橡膠本身的性能已經(jīng)與國外發(fā)達(dá)國家接近,但在加工技術(shù)、配方技術(shù)、品種的多樣化、應(yīng)用的針對性開發(fā)方面還有待提高。量少面廣是氟橡膠加工行業(yè)的主要特征,缺乏大中型行業(yè)領(lǐng)先企業(yè),難以進(jìn)行細(xì)分品種統(tǒng)計。由于整個加工業(yè)規(guī);б娌伙@著,加工技術(shù)以模壓加工為主要手段,加工技術(shù)自動化水平不高。這一方面與國內(nèi)自產(chǎn)材料以中高門尼粘度產(chǎn)品為主不適合注射加工有關(guān);另一方面,氟橡膠加工企業(yè)普遍規(guī)模較小,而注射加工投資成本高也是主要的原因之一。國產(chǎn)和進(jìn)口氟橡膠的性能基本相同,只是加工性能有差異。國內(nèi)氟橡膠以中高門尼粘度的膠種為主,基本采用模壓加工,制品質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率低。而國外主要使用低門尼粘度氟橡膠,采用擠出、注射成型的加工方法且通過改進(jìn)配方來彌補(bǔ)其機(jī)械性能的不足。低門尼粘度膠種具有硫化速度適中、彈性好、易加工及脫模性好等特點,可以滿足加工復(fù)雜幾何形狀制品的需要,且制品性能穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高,是氟橡膠研制和加工的主流方向。

  與制品加工技術(shù)落後的情況不一樣,國內(nèi)氟橡膠生產(chǎn)技術(shù)與國際基本同步,如晨光院采用的氟里昂稀釋裂解制單體,連續(xù)聚合生產(chǎn)不同氟含量的氟橡膠、寬分子量分布及控制技術(shù)、低門尼粘度產(chǎn)等工藝已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平,且通過不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝,加強(qiáng)應(yīng)用加工技術(shù)研究,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,加工性能已逐步與國際知名公司產(chǎn)品媲美。但氟橡膠品種遠(yuǎn)少于發(fā)達(dá)國家。中國氟橡膠品種不到10 個,而國外有超過50 個品種,僅杜邦1 家就有30 多個氟橡膠品種,除固態(tài)膠外還開發(fā)出液態(tài)膠。國內(nèi)氟橡膠企業(yè)在膠種配方的研究還主要停留在普通配方上,對氟橡膠質(zhì)量的檢驗標(biāo)準(zhǔn)仍沿襲采用傳統(tǒng)3#硫化機(jī)硫化膠標(biāo)準(zhǔn),難以滿足高性能硫化體系(如雙酚-AF)的要求,也因檢測不符合要求而損失了許多大的客戶,如通用汽車制造公司等。針對特殊應(yīng)用的技術(shù)開發(fā)不足,近幾年國內(nèi)也開發(fā)出一些新的膠種,并投入使用,如國內(nèi)已開發(fā)出全氟醚橡膠、羧基亞硝基氟橡膠及耐低溫、低壓縮永久變形、低濕性能及具優(yōu)異加工性等特殊性能新品種以適應(yīng)各種特殊需求。上海三愛富高氟含量氟橡膠和四丙氟橡膠兩種高性能特種氟橡膠項目已開始試生產(chǎn),項目建成後預(yù)計可年產(chǎn)高氟含量氟橡膠50 噸、四丙氟橡膠500 噸,質(zhì)量均達(dá)到國外產(chǎn)品同等水平。目前,國產(chǎn)氟橡膠主要用作各類密封雜件,而技術(shù)、品質(zhì)、生產(chǎn)效率要求較高的曲軸油封、燃油管等產(chǎn)品的市場均被國外巨頭所控制,加上汽車工業(yè)的召回制度所產(chǎn)生的巨大技術(shù)、成本風(fēng)險,使原配件市場很少直接使用國產(chǎn)膠。針對高性能、特殊產(chǎn)品應(yīng)用的定制化研究國內(nèi)企業(yè)還有待加強(qiáng)。不過,從最近幾年國內(nèi)氟橡膠工業(yè)的加工整體來看,產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)瓶頸、環(huán)保瓶頸都有所突破,這也是氟橡膠產(chǎn)品能走出國門的主要原因之一。應(yīng)用技術(shù)的較快推廣也是氟橡膠發(fā)展的根本推動力。

  對于氟彈性體生產(chǎn)工業(yè)的最大挑戰(zhàn)就是幫助汽車制造工業(yè)找到更好的和更低滲透的密封材料,以滿足嚴(yán)格的新的汽車廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。燃油系統(tǒng)和引擎密封墊圈制造商早已把目光聚焦在氟彈性體上,目標(biāo)是用氟彈性體來制造燃油和傳動系統(tǒng)的密封墊圈、軟管、引擎入風(fēng)口和耐油墊圈。

  目前,中國氟橡膠面臨著良好的發(fā)展機(jī)遇,尤其是從氟橡膠應(yīng)用最大的汽車行業(yè)來看,中國已成為全球第一大的汽車生產(chǎn)國和消費國。盡管我國氟橡膠在汽車中的應(yīng)用取得了較快的發(fā)展,產(chǎn)品質(zhì)量與國外產(chǎn)品差距在快速縮小,但是在產(chǎn)品的品種、加工方法、應(yīng)用方面及工藝設(shè)備等方面還存在著較大的差距。我國應(yīng)加大高性能氟橡膠汽車零配件的生產(chǎn),以滿足國內(nèi)汽車工業(yè)快速發(fā)展的需要,促進(jìn)我國氟橡膠汽車零配件的結(jié)構(gòu)調(diào)整,從而創(chuàng)造更佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

4、結(jié)束語

  氟橡膠是國家鼓勵發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)品。近年來隨著國內(nèi)汽車、機(jī)械類產(chǎn)品的高速發(fā)展所產(chǎn)生的需求,國內(nèi)氟橡膠的市場容量增長很快,但由于國內(nèi)氟橡膠品種少以及應(yīng)用加工技術(shù)的限制,目前國產(chǎn)氟橡膠主要用作各類密封雜件,而技術(shù)、質(zhì)量、生產(chǎn)效率要求較高的曲軸油封、燃油管等市場都被國外巨頭所控制,加上汽車業(yè)采用的召回制度所產(chǎn)生的巨大的技術(shù)、成本風(fēng)險使原配件市場很少直接使用國產(chǎn)膠,因此我國目前氟橡膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展最重要的是提高現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量,在新產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用研究上狠下功夫,力爭進(jìn)入新車和高端市場。中國氟橡膠行業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展,產(chǎn)能正逐漸擴(kuò)大,但從產(chǎn)品品種、產(chǎn)品性能指標(biāo)、產(chǎn)業(yè)化規(guī)模、市場自給率等方面尚不能滿足國內(nèi)市場的需要,國際競爭力不強(qiáng)。但中國是氟化工基礎(chǔ)原料螢石的儲量和產(chǎn)量最大的國家,擁有得天獨厚的資源優(yōu)勢,因此中國應(yīng)加大高性能氟橡膠汽車零配件的生產(chǎn),以滿足國內(nèi)汽車工業(yè)快速發(fā)展的需求,促進(jìn)中國氟橡膠汽車零配件的結(jié)構(gòu)調(diào)整,創(chuàng)造更佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,并促進(jìn)我國民族氟橡膠產(chǎn)業(yè)盡快成長壯大、步入發(fā)展的快車道。