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1、液体含氟橡胶流变性能的研究第38卷第2期201I正北京化工大学(自然科学版)JournalofBeijingUniversityofChemicalTechnology(NaturalScience)Vo1.38,No.2201l液体含氟橡胶流变性能的研究刘煜李吉明齐士成(北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029)摘要:采用DV?II+Pro型旋转黏度计分别测试了液体氟碳,氟醚及氟硅橡胶的流变性能.结果表明,在3O一45℃的范围内,分子量对端羧基液体氟碳橡胶的黏度影响较大;3种液体含氟橡胶在较宽的剪切范围内均为
2、牛顿流体,黏度均随温度的升高而降低,在低温范围内,端羧基液体氟碳橡胶的黏度远远大于液体氟醚橡胶,当温度达到60℃以上时,二者的黏度值相差不大,均在20Pa?s附近,液体氟硅橡胶的黏度很低,稳定值在5Pa?S;黏流活化能从大到小依次为端羧基液体氟碳橡胶,液体氟醚橡胶,液体氟硅橡胶.关键词:液体含氟橡胶;端羧基;分子量;流变性能,中图分类号:TQ333.93引言含氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上接有氟原子的一种合成高分子弹性体,最早由美国杜邦公司开发成功,但因其价格昂贵,直到上世纪50—70年代初期,该行业才得到迅猛发展.传
3、统含氟橡胶基本是以固态形式出现的,通过模压或挤出成型制备成零件,主要用于发动机膜片,燃油胶管,加油口盖O型环等.传统含氟橡胶虽然具有优异的耐热性和耐化学性能,但受模具尺寸,形状等的限制,对一些复杂形状的孔洞,填缝等无法加工成需要的形状,且其加工流动性较差.因此,人们期望能够获得可室温固化,无溶剂的涂料,密封剂组合物,固化后又具有高分子量固体含氟橡胶的耐热性和耐化学性能.目前,低分子量的液体含氟橡胶可满足这些要求,它可以与填料,添加剂配合作为腻子使用,能固化成任何需要的形状,加工应用十分方便,且耐强酸,耐热氧化稳定性及耐
4、油性能很好,特别适合飞机油箱的密封,建筑物外表面的涂装,已广泛应用于航空航天,汽车电子,石油化工等领域.聚合物流变学是研究聚合物形变与流动的科学,它所研究的问题首先来自于聚合物成型加工的实际需要川.聚合物的流变性能直接影响其加工收稿13期:2010—07—05第一作者:女,1985年生,硕士生通讯联系人E-mail:qisc@mail.buct.edu.en性能,并间接影响最终产品的物理机械性能,测量物料的流变数据,对控制加工性能和改善产品质量是很重要的,而流变性能又受聚合物链结构,相对分子质量及温度,剪切速率等的影响
5、J.目前,国内关于液体含氟橡胶的报道主要集中于液体氟硅橡胶,对于液体氟碳及氟醚橡胶的报道很少,更未见有关液体含氟橡胶流变性能的系统研究.基于这一点,本工作采用DV.1I+Pro型旋转黏度计测试了液体氟碳,氟醚及氟硅橡胶的流变性能,主要是黏度随剪切速率及温度的变化情况,根据拟合求得三者的黏流活化能并进行了比较,旨在为胶料的加工性能提供理论依据.1实验部分1.1原材料液体氟碳橡胶,端羧基偏氟乙烯一六氟丙烯共聚物,实验室合成;液体氟醚橡胶(牌号为A.1504),液体氟硅橡胶(牌号为FVMQ.25),俄罗斯列别捷夫合成橡胶研究
6、院产品;丙酮,分析纯,北京化工厂产品.1.2样品黏度测定(1)特性黏数([田])采用北京永佳科贸有限公司生产的乌式黏度计进行测定,乌式黏度计规格为:毛细管内径0.3～0.4mm,测定球容积2mL.丙酮作溶剂,将试样配成质量浓度(P)为3mg/mL的溶液,测试温度为(30±0.2)℃.测试时,先测定纯溶剂的流出时间(t.),再测定溶液的流出时第2期刘煜等:液体含氟橡胶流变性能的研究?49?问(t),流出时问需用停表准确测量,且每个数据要重复操作3次,每次的流出时间相差不应大于0.2s,取3组数据的平均值由式(1)计算[]
7、.[]=[2(t—t0)/一21n(t/t0)](1)(2)动力黏度()Ss采用美国Brookfield公司生产的DV-II+Pro型旋转黏度计测试,参照国标GB/T10247--2008.首先将待测液体橡胶加热到预定温度,之后保持恒温;根据液体橡胶的黏度大小选择相应的转子及转速,然后开动转子,待读数恒定,所得数据即为液体橡胶的动力黏度(简称黏度).每种样品测定3次,然后取平均值.2结果与讨论2.1分子量对端羧基液体氟碳橡胶黏度的影响特性黏数是反映聚合物特性的黏度,其与聚合物的相对分子质量存在着定量的关系,可作为分子量
8、的量度,特性黏数越大表明聚合物的分子量越大.表1为特性黏数不同即分子量不同的几种端羧基液体氟碳橡胶的黏度一温度关系.从表1中可以看到,在相同的测试温度下,分子量大的端羧基液体氟碳橡胶其黏度也越大,这是因为聚合物相对分子质量增大,不同链段偶然位移相互抵消的机会增多,因而分子链重心移动减慢,要完成流动过程就需要更长的时间和更多的能量,
