氟橡膠硅橡膠共混膠的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究

氟橡膠/硅橡膠共混膠的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究近年來,隨著汽車、機械、航空、航天、化工等領(lǐng)域使用的橡膠制品向高性能、低能耗和長壽命方向發(fā)展,天然橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等通用橡膠已無法滿足新型橡膠配件耐高溫和耐油等方面的要求。而氟橡膠具有優(yōu)異的耐高溫、耐油和耐腐蝕性,硅橡膠則具有良好的耐高低溫和加工性能,因而這兩種橡膠的應(yīng)用逐漸增多。但氟橡膠也存在低溫性能和加工性能不良的缺點,而硅橡膠的耐油性較差,因此兼具氟橡膠和硅橡膠優(yōu)點的氟硅橡膠逐漸引起人們的重視,但其價格昂貴,合成工藝不易控制,因而目前難以推廣應(yīng)用。本研究以氟橡膠和硅橡膠為主要原料,采用機械共混法制備氟橡膠/硅橡膠共混膠,其主要性能和氟硅橡膠相當(dāng),而成本可大幅度降低,可以代替氟硅橡膠使用。研究橡膠混煉、硫化、二段硫化等加工工藝條件對氟橡膠/硅橡膠共混膠（簡稱氟/硅共混膠）硫化特性、力學(xué)性能、動態(tài)力學(xué)性能和交聯(lián)密度的影響。對硅橡膠混煉膠進行熱處理有利于改善氟/硅共混膠的力學(xué)性能。當(dāng)硫化溫度為165°C,二段硫化條件為250°CX4h時，氟/硅共混膠具有良好的力學(xué)性能。DMA結(jié)果表明，硫化溫度和二段硫化溫度對硅橡膠相和氟橡膠相的Tg影響不大。研究氟橡膠品種、氟/硅共混比、硫化劑和補強填充劑對氟/硅共混膠性能的影響，采用DMA、TG、SEM、RPA對氟/硅共混膠進行表征。結(jié)果表明，三元共聚氟橡膠/硅橡膠共混膠的綜合性能優(yōu)于二元共聚氟橡膠/硅橡膠共混膠。隨著共混膠中硅橡膠所占比例從0增至100%,硫化膠的脆性溫度從-20.5C降至-64.2C,壓縮永久變形減小。氟/硅共混比為50/50時,共混膠具有良好的綜合性能。當(dāng)DCP用量為1份時,共混膠的力學(xué)性能良好。采用DCP/TAIC硫化的共混膠的力學(xué)性能和低溫性能優(yōu)于雙酚AF/BPP/DCP和3#硫化劑/DCP復(fù)合硫化體系。氣相白炭黑補強的共混膠的力學(xué)性能、耐熱老化性能、耐油性能和低溫性能優(yōu)于沉淀白炭黑、硅酸鈣、硅藻土和氟化鈣。隨著氣相白炭黑用量的增加和比表面積的增大,共混膠的力學(xué)性能、耐熱老化性能和耐油性能提高,當(dāng)氣相白炭黑用量為40份,且比表面積為220m2?g-1時,共混膠具有良好的物理機械性能。TG結(jié)果表明，共混膠中硅橡膠相所占比例增大，共混膠的熱穩(wěn)定性提高。DCP/TAIC硫化的共混膠的熱穩(wěn)定性優(yōu)于雙酚AF/BPP/DCP和3#硫化劑/DCP硫化體系。DMA結(jié)果表明，當(dāng)振動頻率從1Hz增加到50Hz時,共混膠中氟橡膠相的Tg由-1.8°C升高到，而硅橡膠相的Tg變化不大。RPA分析表明，添加白炭黑的共混膠的Payne效應(yīng)明顯，隨著氣相白炭黑用量的增大和比表面積的增加,Payne效應(yīng)逐漸增強。氟/硅共混硫化膠的tan6隨應(yīng)變增大而增加,隨溫度升高而下降。對比發(fā)現(xiàn),氟/硅共混膠的力學(xué)性能、低溫性能和加工性能優(yōu)于氟硅橡膠，但氟/硅共混膠的耐油性能有待進一步提高。以DCP為引發(fā)劑,采用高溫力化學(xué)接枝法制備硅橡膠接枝甲基丙烯酸-2,2,2-三氟乙酯(MVQ-g-TFEMA)和氟橡膠接枝Y-丙烯酰氧基三甲氧基硅烷(FKM-g-A174)，作為氟/硅共混膠的增容劑,研究接枝物用量對氟/硅共混膠的增容作用，采用了FT-IR、DMA、TG對共混膠進行表征。研究表明，當(dāng)MVQ-g-TFEMA用量為4.6wt%時，或FKM-g-A174用量為11.8wt%時，氟/硅共混膠具有良好的力學(xué)性能。隨著FKM-g-A174用量從0增至19.6wt%,共混膠的耐油質(zhì)量變化率從23.3%降至16.3%,脆性溫度從-36.8°C降至-43.6°C。MVQ-g-TFEMA用量從0增加至11.8wt%,脆性溫度從-36.8C降至-48.3C,耐油質(zhì)量變化率