全氟醚橡胶行业概况和发展情况
思瀚产业研究院 芯密科技    2025-06-17

（1）全氟醚橡胶的概念与性能

①全氟醚橡胶属于高性能合成橡胶

橡胶是具有可逆形变的高弹性聚合物材料，橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一。20 世纪初，由于天然橡胶资源有限和成本高企，合成橡胶产业逐步进入快速发展期。

作为三大合成材料之一的合成橡胶根据其使用特性分为通用橡胶和特种橡胶两大类，通用橡胶主要用于一般工业制品、需求量大，特种橡胶由于具有耐高温、耐低温、耐化学介质、耐辐射、耐老化和高气密性等特殊性能，能满足特定行业对橡胶材料的高性能要求，逐渐成为航空航天、国防军工、半导体、电子信息、能源、环境、海洋等国家重大战略性新兴领域发展所必需的关键材料。

特种橡胶根据化学结构主要分为氟橡胶、卤化丁基橡胶、溶聚丁苯橡胶、丙烯酸酯橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶等，其中，氟橡胶分子结构中包含氟原子，其氟原子通常连接在主链或侧链的碳原子上，这种独特的化学结构赋予了氟橡胶卓越的耐高温、耐化学腐蚀、耐油、耐老化性能和优良的物理性能等，被称为“橡胶王”，在特定应用领域中占有重要地位。

氟橡胶根据聚合物的化学组成可以分为普通氟橡胶、全氟醚橡胶、四丙氟橡胶等，其中全氟醚橡胶具有其他氟橡胶无可比拟的热稳定性和化学稳定性，更适宜在复杂工况、极端苛刻的环境中服役。自 20 世纪 60 年代末杜邦公司研制成功后便被逐渐应用于半导体制造、液晶面板、光伏、航空航天、石油化工、医疗等严苛环境中，但由于其制造难度大、价格昂贵，因此主要应用在安全和维护要求较为严格的半导体制造等行业。

②全氟醚橡胶是合成橡胶中综合性能最佳的品种

全氟醚橡胶是一种以全氟碳链和醚键为核心的高分子弹性材料，由四氟乙烯（TFE，构成主链）、全氟烷基乙烯基醚（PAVE，形成支链）以及少量含硫化点的第三单体（CSM）三元共聚而成，其分子结构中完全不含 C-H 键使得分子链结构更加稳定，从而赋予其卓越的耐化学介质性能和耐高温性能等，同时由于氟原子的电负性高且体积较大，其形成的紧密保护层可进一步增强全氟醚橡胶的耐化学介质和耐高温性等。

相比普通氟橡胶和四丙氟橡胶，全氟醚橡胶含氟量高，因此具有更优异的物理力学性能、耐热性、耐化学药品性、抗辐射性、电绝缘性、耐氧化性、低渗透性、阻燃性、耐真空性等优点，是所有合成橡胶中综合性能最佳的品种，可有效满足苛刻工况下的密封需求，目前已广泛应用于半导体、液晶面板、光伏、航空航天、石化和油气开采等工况环境极为严苛的密封领域；其他氟橡胶在上述苛刻工况下容易出现腐蚀、溶胀、溶解、老化硬化等不良现象而导致密封失效，因此其他氟橡胶通常应用在汽车工业、电子设备、医疗、机械、家用电器等工况环境相对宽松的领域。

（2）全氟醚橡胶的制备原理

①全氟醚橡胶由全氟醚生胶经混炼硫化改性而成

全氟醚橡胶由全氟醚生胶、硫化剂、功能填料等配合加工而成，技术壁垒高、生产过程复杂。其中，全氟醚生胶是制备全氟醚橡胶的核心原材料，是未经硫化的全氟醚基础聚合物（即未交联的弹性体前驱体）。

硫化剂是将全氟醚生胶从线型分子结构转化成致密网状交联结构的关键纽带，是实现橡胶制品弹性功能的关键因素，直接影响全氟醚橡胶综合性能和应用价值的实现，因此硫化剂的选择对全氟醚橡胶材料性能至关重要，一般采用有机过氧化物、有机胺衍生物、二羟基化合物作为硫化剂。功能填料是全氟醚橡胶配方中的功能增强组分，通常在配方体系中含量较少，但却具有显著改善全氟醚橡胶各种性能的作用。

全氟醚橡胶的填料可以分为有机填料和无机填料两大类，无机填料主要包括炭黑、二氧化硅、硫酸钡等，主要用于补强、调节硬度、提高耐热性和降低压缩永久形变率等；有机填料则以含氟树脂为主，常用于高洁净需求的工况以减少颗粒污染。

②复配配方技术壁垒高并直接决定全氟醚橡胶的综合性能

全氟醚橡胶复配配方技术难度大、制备工艺复杂、材料加工成型难度高，全氟醚橡胶优异综合性能的体现很大程度上取决于对全氟醚生胶的混炼硫化改性，即复配配方的设计。复配配方设计主要包括全氟醚生胶、硫化剂、功能填料等组分的选择、含量和配比等，由于全氟醚橡胶通常应用于极端工作环境，复配配方设计不仅需要在众多化学材料中筛选出合适的硫化剂和功能填料等配合剂种类、确定其含量和合适配比，确保其能显著提高全氟醚橡胶综合性能，同时还需结合应用工况特点进行复配配方优化调整，以有效满足应用环境的特殊要求。

例如，半导体制造环境对洁净度要求极高，在面向半导体制造设备的密封材料配方中加入填料助剂可能会导致颗粒物和微量污染气体的产生，从而影响设备腔体的苛刻环境要求，因此复配配方设计既需满足显著提升全氟醚橡胶性能的要求，又要兼顾解决填料带来潜在污染风险的矛盾，技术壁垒极高。在全氟醚橡胶的研发制造过程中，不同复配配方对其性能影响显著，通过调整硫化剂和功能填料的种类、含量等可在较大程度上充分提升和补强全氟醚橡胶性能。

以比利时索尔维的全氟醚生胶 Tecnoflon®PFR95HT 为例，基于同种全氟醚生胶，通过调控如氧化锌、AustinBlack325、N-990MT 炭黑等组分，可有效调节全氟醚橡胶制品性能。随着填料、助剂等用量和种类改变，全氟醚橡胶的硬度和 100%拉伸模量指标增大，但同时拉伸强度和断裂伸长率的指标减小。因此，为满足下游客户不同严苛应用工况要求，通过合适的配方调配有效提升和平衡全氟醚橡胶制品的多维度性能具有极高的技术难度。

③生产工艺的精确控制是确保全氟醚橡胶性能稳定和一致的关键

生产工艺精准控制主要包括混炼、硫化等核心生产环节的生产工艺控制参数设计、生产过程的精准控制和执行，其中，混炼是将全氟醚生胶、硫化剂、功能填料等按照复配配方均匀混合并通过混炼机的挤压、糅合等机械作用加工成混炼胶的过程，控制投料顺序、投料速度、混合方法、摩擦温度、洁净度、时间、温度、压力等参数，确保全氟醚生胶和配合剂不发生团聚并实现特定微观组织结构和分子链形态是工艺难点；

硫化是使混炼胶在一定的温度、压力条件下产生交联，使线型大分子转变为三维网状结构的过程，亦是全氟醚橡胶制品生产的主要工序，硫化工艺包括时间控制、温度控制、压力控制、模具工装的设计与使用等，硫化温度、压力、时间通称为硫化三要素，对于不同全氟醚生胶和硫化类型需设计不同的加工工艺参数条件，一般需要经过一段、二段硫化才能达到良好的性能水平。

总之，生产过程不仅需要通过大量反复实验确定不同工艺环节的操作参数设置、各参数之间的衔接以及为不同配方和材料设计不同的生产工艺方案等，还需保证生产过程中各工艺方案执行的严格精准，从而确保全氟醚橡胶性能的稳定性、一致性和可靠性，否则一旦出现细节失误，将直接影响全氟醚橡胶制品的各项性能。

（3）全氟醚橡胶发展历程与市场情况

美国、日本、欧洲等地区在全氟醚生胶和橡胶领域的技术发展起步较早，技术积累较为深厚，相关产业成熟度较高。全氟醚橡胶最早由美国杜邦公司于20 世纪 60 年代末研发成功，最初主要用作火箭燃料的密封材料，并在 70 年代以 Kalrez®作为商品名投入商业化应用，而后前苏联、日本、意大利、中国等少数国家先后着手研发。

其中，我国自 20 世纪 70 年代开始全氟醚生胶和橡胶的研究工作，最初系为解决火箭发动机中的密封件问题，早期主要研究机构与生产企业包括中国航天科技集团一院 703 所、中昊晨光等，最终在 80 年代成功研制出全氟醚橡胶并应用于我国运载火箭的密封件中。

①全氟醚生胶和橡胶的海外发展历程与市场情况

A、起源（1950 年-1980 年）

全氟醚生胶和橡胶的研发始于美国杜邦公司，20 世纪 60 年代，杜邦公司为应对液体火箭燃料的密封需求，开发了由四氟乙烯（TFE）、全氟甲基乙烯基醚（PMVE）及硫化点单体组成的三元共聚物，成为全球首个全氟醚橡胶产品。1975 年，杜邦公司正式推出了首款全氟醚橡胶商业化产品“Kalrez”，成为行业标杆。同期，俄罗斯列别捷夫合成橡胶研究院也研制出结构和性能与 Kalrez 类似的全氟醚生胶和橡胶。

B、商业化拓展与技术升级（1980 年-2000 年）

1985 年，日本大金公司在购买俄罗斯全氟醚专利的基础上，通过二次开发改进成功合成全氟醚生胶和橡胶，降低了生产成本并拓展了应用领域。90 年代，多国企业开始对全氟醚橡胶进行多元化的技术创新，例如：比利时索尔维（Solvay）开发的 Tecnoflon® VPL 系列提升了耐溶剂性。

C、全球化竞争与技术垄断（2000 年-至今）

目前全球全氟醚生胶市场中杜邦公司是业内标杆，其产品丰富、性能优越，但其为保护技术专利而不直接向外出售全氟醚生胶和混炼胶，仅出售经改性后的全氟醚橡胶制品。除美国杜邦外，日本大金、日本 AGC、比利时索尔维、俄罗斯列别捷夫合成橡胶研究院等少数国际机构具备全氟醚生胶合成能力，在全球市场上均占有重要地位。同时，全球全氟醚橡胶及制品的供应主要来自美国杜邦、美国 GT、日本大金、英国 PPE 等公司，其中美国杜邦的 Kalrez 和美国GT 的 Chemraz 产品占据了全球市场 60%-70%的份额。

②全氟醚生胶和橡胶的国内发展历程与市场情况

A、起步阶段（20 世纪 60-70 年代）

20 世纪 60 年代，我国因国防和军工领域的特殊需求（如航空航天、核工业等），开始探索氟橡胶的自主研发。70 年代，中昊晨光（现属昊华科技（600378.SH））等机构开始涉足全氟醚生胶和橡胶的实验室研究，但受限于生产工艺和原材料供应，产品质量不稳定，主要停留在试验阶段。

B、技术突破与航天应用（20 世纪 80-90 年代）

1985 年，航天 703 所成功研制了 F-400 型全氟醚橡胶，随后航空 621所也加入研究行列。我国航天领域中应用的全氟醚橡胶主要是航天 703 所研制的7110 和 7114 全氟醚橡胶，其中 7110 全氟醚橡胶低温性能尤其突出，在我国运载火箭的密封件中广为应用，7114 全氟醚橡胶则可在含偏二甲肼火箭密封体系中运用。尽管技术有所突破，但受限于生产工艺和成本，工业化程度低，民用市场仍然依赖进口。

C、市场化与国产替代加速（21 世纪初-至今）

目前，我国全氟醚生胶研发生产技术已取得一定突破，中昊晨光、三爱富、巨化股份、福建永泓等少数机构具备全氟醚生胶合成生产能力，但与国际领先企业相比，我国全氟醚生胶生产企业产能规模较小，产品性能较国外仍有较大差距，国内市场主要通过国外企业供应，未来仍有较大的提升空间。同时，我国全氟醚橡胶行业与国际领先水平的差距正在逐步缩小，中昊晨光、芯密科技等少数企业掌握了全氟醚橡胶的复配配方和生产工艺技术，实现了自主开发，主要应用领域分别集中在航空航天、半导体制造，但与欧美日本领先企业相比，我国全氟醚橡胶的研发生产能力依然较弱，半导体市场的进口依存度较高。

近年来，我国全氟醚生胶和橡胶行业的发展正在逐步加快，相关研发生产技术水平以及工业化程度也有较大提升，国产化率正逐步提高，但与国外领先企业相比仍有一定差距，尤其是高端产品系列的质量和性能还有较大的改善和提升空间。

随着我国半导体制造、液晶面板、光伏、航空航天、汽油开采等高技术行业蓬勃发展，全氟醚氟橡胶的需求将不断增长且增速显著高于其他国家，含氟材料已被列入国家高新技术产业目录，其中，全氟醚橡胶已被工信部发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录》（2024 年版）列入先进化工材料，属于国家重点发展的高科技产品。

目前，国内企业也正不断研究和开发全氟醚生胶和橡胶复合材料，力求突破关键硫化点单体和合成技术、新型硫化助剂和配方加工技术等，不断拓宽应用领域，实现全氟醚生胶和橡胶的国产替代、自主可控。

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