玄武岩纤维粉末/氟橡胶复合材料的制备及性能研究

以球磨法制备玄武岩纤维粉末(BFP)并将其用作补强填料,研究BFP用量对BFP/氟橡胶(FEPM)复合材料的硫化特性、物理性能、微观形貌特征、交联密度、高温热稳定性和导热性能的影响。结果表明:BFP粒径分布较宽,粒径在纳米到微米的范围;BFP在FEPM基体中分布均匀,无团聚现象,相容性良好,增韧和增强效果明显;随着BFP用量的增大,BFP/FEPM混炼胶的FL变化不大,Fmax和Fmax-FL增大,t10和t90先延长后缩短,硫化胶的邵尔A型硬度、定伸应力、拉伸强度、交联密度和热导率增大,拉断伸长率呈先增大后减小的趋势,高温热稳定性略有降低。

纳米硅补强氟橡胶的研究

以热弧等离子体法制备高纯度纳米硅,通过机械共混法制备炭黑/氟橡胶(FKM-C)和纳米硅/氟橡胶(FKMSi)复合材料,与不加填料的纯氟橡胶(P-FKM)复合材料相比,研究填料对氟橡胶性能的影响。结果表明:FKM-Si复合材料的脆性温度低于P-FKM复合材料;FKM-Si复合材料的硬度、拉伸强度和拉断伸长率均高于FKM-C复合材料,分别达到70度、12.16 MPa和289%;FKM-Si复合材料的截面无缺陷,说明纳米硅与氟橡胶的相容性好;FKM-Si复合材料的热稳定性比FKM-C复合材料好。

碳纳米管增强氟橡胶高温力学行为及本构关系研究

改性氟橡胶因其优异的耐油耐高温及良好的物理性能,广泛应用于汽车、航空航天和国防等领域。本文通过对不同温度(120℃~220℃)下碳纳米管增强氟橡胶的单轴拉伸试验结果进行分析,得到改性氟橡胶力学行为随温度变化的特点。通过本构模型评估和材料参数拟合,推导出适用于改性氟橡胶的温度相关修正本构方程。最终对比了特定温度下单轴拉伸的试验结果与模型预测结果,证明了温度相关的修正Yeoh模型可以较好地描述试验温度内碳纳米管增强氟橡胶的力学性能,为高温下改性氟橡胶的工程应用提供理论基础。

基于THz-TDS的氟橡胶材料寿命预测方法

氟橡胶(FKM)材料具有优异的耐热性、耐腐蚀性、耐油性,已成为航空、航天、石油、机械等领域的热门材料。但由于传统的FKM材料寿命检测方法存在离线检测、会损伤待测材料、检测步骤繁琐、检测效率低等缺点,目前在FKM材料实际应用中往往采用定期更换的办法,易造成材料浪费与经济损失。提出了一种基于太赫兹时域光谱检测技术(THz-TDS)的FKM材料使用寿命预测新方法。首先,通过对在热空气老化箱中经不同温度、不同时长热氧老化处理的FKM材料进行THz-TDS透射检测,获得其对应的时域光谱图,提取相应的电流峰峰值,即在一个透射采样周期中最大的探测电流值与最小的探测电流值之间的差值;再将不同老化温度的FKM材料的THz时域波形的峰峰值与老化时间进行拟合,发现FKM样品时域光谱的峰峰值随着老化时间的延长呈下降趋势,且老化温度越高该下降趋势越明显。在200、300和360℃这三个老化温度下的拟合直线的相关系数分别高达0.9734、0.9821和0.9935。其次,根据阿伦尼乌斯公式的基本思想,建立起以时域光谱峰峰值为参考标准的FKM材料寿命预测数学模型。利用时域光谱峰峰值的FKM材料使用寿命预估办法获得的老化反应速率常数的对数与老化温度倒数关系拟合直线的相关系数达0.9969。最后,采用力学拉伸测量FKM材料断裂伸长率的办法,对其基于THz-TDS的使用寿命预估数学模型中的THz-TDS峰峰值失效临界值进行验证,可得构建的基于THz-TDS的FKM材料使用寿命预估模型成立且正确。研究结果表明:将THz-TDS检测方法应用到FKM材料寿命检测具有较高的准确性,且该方法具有无损、高效、操作简便、适用性广等优点,为FKM材料制品在线检测和寿命预测提供可能性,也为其他非极性材料和电介质材料的寿命预测方法研究提供参考。

实时温度和磨粒条件下氟橡胶密封圈摩擦磨损特性研究

橡胶密封件的磨损失效严重影响了其使用寿命,而井下钻进时地层温度导致的密封件力学性能衰减和岩屑侵入导致的材料磨损失效都是加剧橡胶密封件失效的重要因素。为探讨氟橡胶(FKM)密封件在实时温度环境和磨粒条件共同作用下的磨损失效机制,通过模拟井下实际工况,研究实时温度对氟橡胶密封件力学性能的影响,开展实时温度下氟橡胶密封件与SS304钢配副的磨粒磨损实验,探究橡胶力学性能变化导致温度和磨粒条件下FKM/SS304配副接触形式转变的原因,并分析氟橡胶密封件磨损机制变化以及对摩擦因数、磨损量以及配副表面磨损形貌等的影响。结果表明:氟橡胶硬度、弹性模量等力学性能指标在实时温度升高至60℃时发生明显衰退,力学性能的衰退使密封副之间的接触形式由三体接触转变为二体接触;橡胶表面磨损形貌由60℃之前的三体磨损导致的凹坑转变为二体磨损时的表面材料剥离,金属表面磨损形貌也由犁沟为主转变为划痕损伤;橡胶磨屑形貌也因磨损机制变化逐渐转变成条状磨屑。研究结果为井下钻进机具密封件材料的选择及性能优化提供依据。

固相萃取/高效液相色谱-串联质谱法同时测定氟橡胶、氟树脂及其制品中多种全氟和多氟烷基化合物

基于固相萃取/高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)技术,建立了氟橡胶、氟树脂及其制品中37种全氟和多氟烷基化合物(PFASs)的定量分析方法和19种PFASs的定性分析方法。采用25 mmol·L^(-1)乙酸铵甲醇/乙腈(1∶1,体积比)溶液对氟橡胶类、氟树脂固体类和氟树脂纺织类样品进行超声振荡提取;采用四甲基叔丁基醚(MTBE)对氟树脂液体类样品进行超声振荡提取,提取液经Envi-carb和Oasis WAX柱固相萃取,并用甲醇和0.1%氨水甲醇洗脱。在10 mmol·L^(-1)乙酸铵溶液-乙腈流动相下采用Acquity UPLC BEH C18(2.1 mm×100 mm,1.7μm)色谱柱对目标化合物进行梯度洗脱分离,多反应监测模式(MRM)进行采集,内标法定量。结果表明,在5、10、20 ng·g^(-1)(氟橡胶类)和2.5、5、10 ng·g^(-1)(氟树脂类)加标水平下,氟橡胶类、氟树脂固体类、氟树脂纺织类和氟树脂液体类样品中37种PFASs的回收率分别为81.3%~109%、60.9%~111%、87.8%~125%和88.7%~140%;相对标准偏差(RSD)分别为1.4%~28%、1.5%~22%、1.8%~27%和1.4%~19%;检出限(LOD)分别为0.03~0.3 ng·g^(-1)、0.03~0.8 ng·g^(-1)、0.02~2 ng·g^(-1)和0.04~1 ng·g^(-1);定量下限(LOQ)分别为0.07~0.9 ng·g^(-1)、0.08~2 ng·g^(-1)、0.06~6 ng·g^(-1)和0.1~4 ng·g^(-1)。19种PFASs的回收率为0.300%~208%,适于半定量和定性分析。使用该方法测定10个氟橡胶和氟树脂样品,Σ_(37)PFASs含量为9.73~66.17 ng·g^(-1)。该方法操作简便、灵敏度高且定量准确,可为研究氟橡胶、氟树脂及其制品中PFASs的残留情况及完善我国出口贸易和国内履约执法监测提供技术支撑。

增塑剂对低温氟橡胶性能的影响

研究增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)、甲基氟硅油对低温氟橡胶(以下简称氟橡胶)流变性能、硫化特性、物理性能、耐低温性能的影响。结果表明:添加DOP、TOTM、甲基氟硅油可以改善氟橡胶混炼胶的流动性,添加甲基氟硅油的氟橡胶混炼胶的毛细管挤出物表面更为光滑;添加甲基氟硅油的氟橡胶混炼胶的F_(max)-F_(L)较大,硫化胶的拉伸强度更高,高温压缩永久变形较小;添加DOP和TOTM的氟橡胶硫化胶的耐低温性能变化不大,添加甲基氟硅油可以提升氟橡胶硫化胶的耐低温性能,降低脆性温度4℃,增大压缩耐寒因数。

回归分析法研究硫化体系对氟橡胶性能的影响

使用多因素分析法设计实验,研究BPP和双酚AF的用量对氟橡胶(FKM)的硫化特性和基本性能的影响。结果表明,在实验设定范围内,增加双酚和BPP用量,FKM的交联程度增大,胶料的拉伸强度、100%定伸应力增大,而拉断伸长率降低。随着双酚用量增加,焦烧时间逐渐增长,胶料的拉伸强度也随之增大,当双酚用量大于2份时,增幅明显降低;随着BPP用量的增加,焦烧时间逐渐降低,橡胶的拉伸强度呈现先增加后降低的趋势。根据回归分析法设计的数学模型可以准确预测FKM各项性能随BPP和双酚用量变化的趋势。

氟橡胶O形密封圈预成型优化因素分析

本文对FX-17氟橡胶O形密封圈成型过程中坯料软化、坯料薄通、坯料圈成型等预成型工艺控制与优化进行了分析。试验表明,在氟橡胶一段硫化和二段硫化参数一定的情况下,通过对O形密封圈预成型工艺参数优化,预成型前后橡胶O形密封圈内径、线径、拉伸强度等成型质量和性能波动均降低,预成型工艺优化后可以减少氟橡胶O形密封圈尺寸和拉伸强度波动,能够提升氟橡胶O形密封圈加工成型质量和性能。

氟橡胶的制备方法及研究进展

氟橡胶(FKM)因其结构链的特殊性,具有其他橡胶无法比拟的耐高温、耐化学性以及良好的机械性能。介绍了氟橡胶的发展历程以及氟橡胶/填料复合体系,综述了氟橡胶的制备与改性方法,为进一步改进氟橡胶的性能提供参考。

四丙氟橡胶的交联及老化机理研究进展

综述了国内外关于四丙氟橡胶化学交联和填料增强方面的研究进展,阐明了助交联剂和填料在交联网络构建中的关键作用,系统总结了四丙氟橡胶在热、氧、酸、碱、硫化氢等环境条件下的老化机理。

氟橡胶胶层/乙烯丙烯酸酯橡胶胶层复合结构胶管的开发及脉冲性能评价

基于乙烯丙烯酸酯橡胶(AEM)VMX5315的耐高温性能,开发了氟橡胶(FKM)胶层/AEM胶层复合结构胶管(以下简称FKM/AEM结构胶管,其余类同),并测试其脉冲性能。结果表明,FKM内胶层可以保护其余胶层免受热氧的攻击,FKM/AEM(VMX5315/Ultra HT)结构胶管具有更好的耐热性能,与FKM/甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)和氟硅橡胶(FVMQ)/VMQ结构胶管相比具有更好的粘合性能和更低的成本,FKM和AEM VMX5315是涡轮增压发动机高温中冷进气管的优选材料。

高氟含量氟橡胶在航空润滑油中的老化行为

以高氟含量氟橡胶(FKM)为研究对象,考察了其在多种航空发动机润滑油中的高温耐介质性能,研究了润滑油种类差异导致高氟含量FKM硫化胶在物理机械性能方面的变化。结果表明,在温度200℃、时间72 h的润滑油中老化后,高氟含量FKM硫化胶仍可保持良好的压缩回弹性能,体积变化率均低于12%,力学性能轻微衰减,邵尔A硬度下降明显;对于不同种类的油品,高氟含量FKM硫化胶的力学性能衰减和体积变化率均表现出差异;润滑油在高温下对高氟含量FKM硫化胶的侵蚀作用包括物理溶渗和化学腐蚀。

氟橡胶纳米复合材料的制备研究进展

氟橡胶作为一种特种橡胶,具有耐高温、耐酸、碱和盐等腐蚀性化学介质的优势。为了进一步改善其耐高温、导热和力学性能等方面的性能,用纳米材料改性氟橡胶成为一种有效的方法。近年来,纳米材料作为具有多功能性的填料,在氟橡胶改性研究中的应用越来越广泛。纳米材料的加入能够有效提升氟橡胶的物理化学性能,同时赋予氟橡胶功能性,延长氟橡胶服役寿命。本文综述了以石墨烯、碳纳米管、玄武岩纤维和其他纳米材料为填料的氟橡胶纳米复合材料的研究进展以及制备方法,并对氟橡胶纳米复合材料的设计、制备以及应用进行展望。

基于圆弧模型的氟橡胶密封圈加速老化试验数据处理方法

目的快速评估氟橡胶密封圈的贮存寿命,解决评估过程中经验常数难以确定的问题。方法利用圆弧模型分析高温加速试验过程中φ17.5 mm×2.4 mm规格氟橡胶O形密封圈压缩永久变形随加速老化时间的性能,确定氟橡胶密封圈性能的参数初始值,对性能测试数据进行变换,利用最小二乘法,对圆弧半径和老化时间进行二项式数据拟合,得到某加速温度下圆弧半径与老化时间的数学关系式,进而计算任意老化时间的速度常数,并基于Arrhenius模型进行数据拟合,外推基准贮存温度条件下该型氟橡胶密封圈的贮存寿命。利用5个应力条件下高温加速老化试验的性能退化数据,验证本文提出的数据处理方法。结果通过对试验数据的处理,利用圆弧模型能够评估给出该型氟橡胶密封圈寿命结论为32.2 a,贮存寿命结论与设计要求25 a更为接近。结论基于圆弧模型能够进行有规律退化数据的分析处理,避免了传统数据处理方法中经验常数多次逼近求解过程,具有较高的工程应用价值。

机车变流器用氟橡胶密封新材料配方设计及性能分析

为研究机车变流器中橡胶密封件的性能,试验以氟橡胶为主要原料,制备了一种氟橡胶密封材料,并对其硫化性能、硬度和力学性能进行分析。并以氟橡胶密封材料建立有限元分析模型,对其密封性能进行研究。结果表明,最佳硫化温度为175℃,此时,硫化速率指数为0.93,硫化性能良好。在机车变流器工作温度50℃条件下,密封材料硬度、拉伸强度和撕裂强度分别是80 HA、10.56 MPa、35.648 kN·m^(-1),硬度和力学性能良好。根据有限元模拟分析结果,O型密封圈的最大接触压力为12.53 MPa,符合密封标准。试验制备的氟橡胶密封材料综合性能较好,可以用于机车变流器。

适用于低温声传感器的MEMS密封氟橡胶复合材料合成及性能研究

随着我国电力建设向高纬度、高海拔等低温区域推进,变电站噪声测试面临低温问题,特别是低温声传感器密封,面临系列挑战。MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微型电子机械系统)密封性能取决于密封圈材料拉伸和压缩形变后的恢复程度,低温会导致密封圈材料玻璃化,进而影响传感器的使用寿命。含氟材料具有优异的耐磨性和耐腐蚀性,广泛用于各类密封件、绝缘材料的制备,但同样面临着低温环境下性能下降的问题。通过在金属有机骨架材料外表面接枝烷基长链合成了一种改性的纳米钛基材料DA-NH2-MIL-125(Ti),以氟橡胶为聚合物基体,DANH2-MIL-125(Ti)为功能填料,通过溶液共混法制备了复合密封材料。得益于NH2-MIL-125(Ti)颗粒外表面中烷基长链较低的极性作用,提升了纳米金属有机骨架颗粒与氟橡胶基质之间的相容性,得到一种高掺杂量的氟橡胶复合材料,当DA-NH2-MIL-125掺杂量为20%时,该复合材料拉伸强度可达19.1MPa,玻璃转化温度由-22℃降低到-31℃,提高了氟橡胶的耐低温性能。

阀门用氟橡胶性能的研究

研究了生胶门尼粘度和MgO用量对阀门用氟橡胶胶料硫化特性和力学性能的影响。结果表明,随着生胶门尼粘度的升高,氟橡胶混炼胶M_(H)和M_(L)升高,t_(10)、t_(90)和t_(2)减小,硫化速度加快,加工性能变差;经历一段硫化、二段硫化和热老化后拉伸强度先升高后降低,定伸应力升高,拉断伸长率降低;一段硫化后撕裂强度和回弹性升高,二段硫化后撕裂强度先升高后降低,回弹性保持不变甚至呈现下降趋势,阿克隆磨耗降低,压缩永久变形先增大后减小。随着MgO用量的增大,氟橡胶混炼胶M_(H)减小,M_(L)升高,t_(10)呈现下降趋势,t_(90)和t_(2)没有明显变化;一段硫化后拉伸强度先升高后保持不变,200%定伸应力没有明显变化,拉断伸长率和撕裂强度升高,回弹性保持不变;二段硫化后拉伸强度升高,200%定伸应力有升高趋势,拉断伸长率和撕裂强度先升高后降低,回弹性升高,阿克隆磨耗先降低后升高,压缩永久变形先减小后增大;热老化后拉伸强度和100%定伸应力降低,拉断伸长率升高,撕裂强度先升高后降低。

一种高氟含量过氧化物硫化氟橡胶的制备方法

申请公布号CN 118056846 A提供了一种高氟含量过氧化物硫化氟橡胶的制备方法,它采用全氟有机过氧化物引发体系改变氟橡胶聚合温度,提高高含氟组分的相对竞聚率,使产物氟含量达到70%以上;使用烷基溴化物作为链转移剂和硫化点单体,既能使低门尼粘度达到30(ML(1+10,121℃)以下,又向聚合物的分子结构中引入了溴原子,在过氧化物硫化中起到交联点的作用,改善硫化效果,避免出现硫化体系的硫化效果变差及低门尼粘度过高的现象。

气相法/沉淀法白炭黑填充氟橡胶性能研究

研究了在不同炭黑用量下,使用气相法白炭黑和沉淀法白炭黑填充氟橡胶对其常温、高温拉伸性能以及压缩永久变形性能的影响。结果表明:常温下添加气相法白炭黑的胶料与沉淀法白炭黑的胶料拉伸强度相当,而气相法白炭黑胶料具有更高的定伸应力、拉断伸长率及撕裂强度;高温下,相比添加沉淀法白炭黑的胶料,添加气相法白炭黑的胶料具有更高的拉伸强度、定伸应力、拉断伸长率及撕裂强度及压缩应力。在100℃和200℃下,沉淀法白炭黑胶料的压缩永久变形好于气相法白炭黑胶料。