氟硅橡膠耐油性能
氟硅橡膠耐油性能
以γ-三氟丙基甲基硅氧烷為結構單元的氟硅橡膠具有良好的耐油、耐溶劑性能和優良的耐高低溫性能,在航空工業中有著重要的應用;但氟硅橡膠價格昂貴。在一些對耐油性能要求不是很高、而對耐高低溫性要求較高的情況下,若選用甲基乙烯基硅橡膠時則不能滿足耐油性能的要求;而選用氟硅橡膠又不能充分利用其耐油性能,造成不必要的資源浪費;這時若采用共聚氟硅橡膠既可以降低材料成本,又可克服甲基乙烯基硅橡膠/氟硅橡膠共混物硫化膠易分層、疲勞性能差的缺點。另外,共聚氟硅橡膠還具有良好的耐低溫性能,而甲基乙烯基硅橡膠、通用型氟硅橡膠及其共混物均無此特性。共聚氟硅橡膠具有中等的耐油性能和良好的耐熱性能,可在接觸機油的環境中作為密封墊、油封等使用,也可用在可能受到少量燃油污染的環境中作為航空電連接器的彈性密封件等使用。本實驗考察了結構化控制劑種類、硫化劑種類及其用量對共聚氟硅橡膠ＳＫＴＦＴ-25耐油性能的影響。
1 實驗
1 .1 主要原料及儀器
共聚氟硅橡膠:ＳＫＴＦＴ-25,俄羅斯樣品;羥基氟硅油:上海有機氟材料研究所;氣相法白炭黑:Ａ-380,沈陽永新化工股份公司;羥基硅油:中昊晨光化工研究院;三氧化二鐵(氧化鐵紅):市售;二氧化鈰:自制;氣相法二氧化鈦,迪高沙公司;高耐磨炭黑:市售;24-二叔丁基過氧化異丙基苯(ＢＩＰＢ)、2 5-二甲基-25-二叔丁基過氧基己烷(雙二五)、過氧化二異丙苯(ＤＣＰ)、過氧化苯甲酰(ＢＰＯ)、雙二四、2#和3#標準油、15Ｗ40型汽車機油等:市售。雙輥煉膠機:ＪＩＣ-160,廣東湛江機械廠;硫化壓機:ＹＸＣ-50,上海西瑪偉力橡塑機械公司;萬能材料試驗機:Ｉｎｓｔｒｏｎ1122,英國Ｉｎｓｔｒｏｎ公司。
1 .2 試樣的制備
配方:100份ＳＫＴＦＴ-25生膠,40份Ａ-380,10份結構化控制劑,5份氧化鐵紅(或1份二氧化鈰或1份氣相法二氧化鈦或1份高耐磨炭黑),硫化劑適量。膠料的制備:按配方稱取各組分;在雙輥煉膠機上加入生膠,待包輥后,分批加入氣相法白炭黑、結構化控制劑;待白炭黑全部混入后,再添加氧化鐵紅和硫化劑,混合均勻,薄通3次,打卷待用。膠料停放24ｈ后,做成硫化試片。
膠料的一段硫化條件:表壓10ＭＰａ;以ＤＣＰ、ＢＩＰＢ和雙二五為硫化劑時,170℃硫化10ｍｉｎ;以ＢＰＯ和ＤＣＰ為硫化劑時,115℃硫化10ｍｉｎ。膠料的二段硫化條件:溫度200℃,時間4ｈ,在電熱鼓風干燥箱中進行。
1.3 性能測試拉伸強度和扯斷伸長率按ＧＢ/Ｔ528-1998測定;硬度按ＧＢ/Ｔ531-1999測定;耐油性能按ＧＢ/Ｔ1690-1992測定。
2 結果與討論
共聚氟硅橡膠硫化膠的耐油性能主要由生膠的耐油性能決定,配方中的各組分對其耐油性能也有一定的影響。共聚氟硅橡膠膠料主要由生膠、補強劑、結構化控制劑、耐熱添加劑和硫化劑組成。在生膠和補強劑不變的情況下,比較了結構化控制劑、硫化劑和耐熱添加劑對共聚氟硅橡膠硫化膠耐油性能的影響。由于商品油的性能隨產地、批次的不同而變化,所以對橡膠的溶脹性能有顯著差異。標準油代表高餾分的潤滑油,1#油為低體積增加油,2#油為中體積增加油,3#油為高體積增加油。標準油的試驗結果與各種商品油的試驗結果有一定的對照關系,各編號標準油推薦代表的商品油為:1#標準油代表14#柴油、20#航空滑油、16#坦克機油、特1#滑油及11#柴油;2#標準油代表Ｎ10、Ｎ32、Ｎ46及Ｎ68機械油(與原機械油10#、20#、30#及50#相當);3#標準油代表22#透平油、8#航空滑油、25#和45#變壓器油、10#和12#航空液壓油、0#輕柴油、10#輕柴油、35#輕柴油。因共聚氟硅橡膠主要用于3#標準油所代表的油類介質的密封,所以,試驗中主要以3#標準油作為試驗介質。
2. 1 結構化控制劑
種類對硫化膠耐油性能的影響表1是結構化控制劑種類對ＳＫＴＦＴ-25硫化膠耐油性能的影響。
由表1可見,常態下二者的性能差異不大;經150℃×70ｈ耐標準油實驗后,采用羥基氟硅油作結構化控制劑的硫化試片,其拉伸強度變化率和體積膨脹率都低于采用羥基硅油作結構化控制劑的硫化試片,硬度變化率則差別不大。因此我們選用羥基氟硅油作為本膠料的優選結構化控制劑。
2 .2 硫化劑種類對硫化膠耐油性能的影響
表2是硫化劑種類對ＳＫＴＦＴ-25硫化膠耐油性能的影響。
從表2可以看出,常態下采用ＤＣＰ和雙二四作硫化劑的硫化試片的拉伸強度和扯斷伸長率高一些;但硫化試片經150℃×70ｈ耐3#標準油實驗后發現,采用雙二五作硫化劑時硫化試片的各項性能相對較好。因此,一般選擇雙二五作硫化劑,當然也可根據不同的使用要求和生產條件選擇相應的硫化劑。
2. 3 硫化劑用量對硫化膠耐油性能的影響
考察了硫化劑雙二五用量對ＳＫＴＦＴ-25硫化膠耐油性能的影響,結果見表3。
由表3可以看