热氧老化对特种氟橡胶交联结构及力学性能的影响

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1、万方数据研究·开发弹性体，2010—08—25，20(4)：25～30CHINAELA㈣MERlCS热氧老化对特种氟橡胶交联结构及力学性能的影响*张录平一，付建农，庞明磊，李晖，王湘明(中国兵器工业集团第五三研究所，山东济南250031)摘要：采用加速老化实验方法时特种氟橡胶密封材料的热氧老化性能进行了研究，获得了不同老化温度及老化时间对特种氟橡胶力学性能和交联结构的影响规律。研究结果表明，氟橡胶在热空气中老化时随老化温度的升高和老化时间的延长。材料的拉伸强度、硬度降低，100％定伸应力先增加后减

2、小。拉断伸长率先减小后增大，回弹性和压缩永久变形增大。材料的交联密度先增加后减少，表明氟橡胶在热氧老化初期以交联为主，在老化后期以降解为主。关键词：氟橡胶；热氧老化；交联结构；力学性能中图分类号：TQ330．1+4文献标识码：A文章编号：1005—3174(2010)04—0025—06现代军事工业和汽车工业技术的飞速发展促进了橡胶密封材料的发展和应用，特别是耐介质性能、耐热性能好的密封橡胶材料需求迅猛增加，如氟橡胶密封材料等。氟橡胶是为了满足苛刻环境下使用的合成橡胶n]。其主要的用途之一就是用于

3、高温密封。但经实际情况发现，氟橡胶作为密封材料在装配情况下贮存一定的时间，由于多种因素的影响使其性能呈下降趋势，从而影响了其密封效果。研究氟橡胶的老化性能最好的办法就是把氟橡胶密封材料及制品置于使用的环境中，定期地进行性能检测，但这种方法需要很长的试验周期。而且各个地方的环境情况不大相同。为了能在较短的时间内得到氟橡胶的耐热氧老化性能，通常的方法是在不改变老化机理的前提下，通过提高温度来加速试验进程，也就是进行人工加速热空气老化试验Lz]。橡胶材料及制品在热氧老化过程中，热促进了橡胶的氧化，而氧促

4、进了橡胶的降解。在此氧化过程中，橡胶材料的交联结构和性能都会发生变化L3]。收稿日期：2010—06—25作者简介：张录平(1986一)．男．宁夏固原人，硕士研究生，主要研究厅向为非金属材料老化‘0防老化。"R-国防军．r环境试验与观测蓖点项日。**通讯联系人本文按照GB／T3512--2001《硫化橡胶或热塑性橡胶热窄气加速老化和耐热试验》中规定的方法进行氟橡胶的热空气加速老化试验。研究了特种氟橡胶在热氧老化过程中其交联密度和力学性能的变化情况，从而对该特种氟橡胶的耐热氧老化性能进行综合评价。1

5、实验部分1．1原材料实验用特种氟橡胶：自制；PL958氟橡胶生胶料：苏威上海有限公司；N990炭黑：青州市博鳌炭黑有限公司；促进剂、过氧化物硫化剂：上海景惠化工有限公司。1．2主要仪器与设备热老化试验箱：401、401A、401B，上海试验仪器总厂；热老化试验箱：402B，上海试验仪器厂有限公司；橡胶测厚仪：CH一10一AT，上海精密仪器有限公司．召B尔橡胶硬度计：LX—A，江都市明珠试验机械厂；拉伸试验机：RGT—IOA，深圳市瑞格尔仪器有限公司；回弹仪：江苏江都试验机械厂。1．3实验方法1．3

6、．1实验标准测量力学性能的拉伸试样的热老化试验按照GB／T3512--2001《硫化橡胶或热塑性橡胶热空万方数据·26·弹性体第20卷气加速老化和耐热试验》进行；测量高温下氟橡胶压缩永久变形的试验按照GB／T7759—1996《硫化橡胶或热塑性橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形测定》进行。1．3．2实验试样拉伸试样：在每个实验温度点下选取11组试样，每组3个试样；压缩永久变形：在每个温度下选取l组试样，每组5个，试样类型为A型，限制器高度为9．34mm，压缩率为25％。为了保证试样的一致性和均匀性

7、，实验所用试样均为同一批次。1．3．3实验温度老化实验温度的选择应该在保持橡胶热氧老化机理不变的情况下，尽可能地多选取几个温度点。不能为了缩短实验周期而盲目地提高实验温度，通常情况下，老化温度的选取必须根据具体的材料和老化机理来确定。因本实验选取的氟橡胶材料的耐热性能比较好。其最高使用温度可以达到300℃以上，所以实验选取5个老化温度点，每个温度点相隔25℃，即选取125℃、150℃、175℃、200℃、225℃5个实验温度点。1．3．4实验时间和取样周期试样的取样周期总体按照“前密后疏”的原则选

8、取。但因许多高分子材料的性能随时间的变化都呈指数关系，在开始的一段时间内其性能下降速度较快，随着时间的进一步增加，其性能变化逐渐平缓，所以如果加速老化时间太短，就会造成用第1阶段的老化特征来代替材料整个老化过程中的特征，从而导致对材料老化性能的评价和寿命的推测过于保守。通常是温度低则性能变化慢，温度高则性能变化较快，因此在加速老化实验过程中，低温下老化时间和取样周期相对间隔较长，高温下老化时间和取样周期相对间隔较短。各温度的老化时间与取样周期如表1所示。表1各温度下的老化时间与取样