氟橡胶耐酸配方设计及基础性能表征_王忞.pdf

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1、第29卷第3期高分子材料科学与工程Vol.29,No.32013年3月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGMar.2013氟橡胶耐酸配方设计及基础性能表征文王心,吴宏,郭少云(四川大学高分子研究所,高分子材料工程国家重点实验室,四川成都610065)摘要:通过实验考察了硫化剂、吸酸剂、填料对耐酸氟橡胶配方性能的影响,包括硫化性能、硬度、拉伸性能和压缩永久形变,研究各组分的最佳配比。实验结果表明,氟橡胶硫化剂双酚AF用量在212phr~215phr范围内,其综合性

2、能最好;吸酸剂对硫化胶的交联过程及不饱和键生成有明显影响,单独使用Ca(OH)2时,加入量为8phr最佳;填料硫酸钡的作用旨在提高硫化胶的耐酸性能,由于其对吸酸剂的屏蔽作用在使用时需相应提高吸酸剂用量。关键词:氟橡胶;耐酸配方;硫化体系;吸酸剂;填料中图分类号:TQ333.93文献标识码:A文章编号:1000-7555(2013)03-0060-04氟橡胶由于含有C-F键这一特殊结构而使其具(BPP)、氟橡胶专用超细Ca(OH)2、巴西棕榈蜡:均由有其他橡胶不可比拟的优异性能,如优异的耐高温性上海开

3、帆实业有限公司提供。炭黑N990,硫酸钡:市能、耐化学药品性能和良好的物理力学性能等,因而广售。[1]泛应用于航空航天,汽车,石油和家用电器领域。1.2实验配方本文所用氟橡胶是2,6型氟橡胶,即偏氟乙烯-六氟丙基本配方(质量份)FKM100,Ca(OH)26(变量烯共聚物。6、8、10、12、15),双酚AF215(变量210、212、215),由于2,6型氟橡胶的自身结构特点,其配方主要BPP015,巴西棕榈蜡1,炭黑20,硫酸钡0(变量0、包括硫化体系,吸酸剂,增塑剂和填料。目前对其不同20)。

4、硫化体系以及吸酸剂的研究报道相对较多,大多针对1.3实验方法[2,3]常温力学性能、耐热老化性能、低温性能等,而针胶料在双辊开炼机上进行混炼,各组分加入顺序对特殊环境下(如酸性环境)氟橡胶的使用稳定性配方依次为:生胶、巴西棕榈蜡、吸酸剂、填充剂(炭黑、硫酸研究还比较少。根据对该种氟橡胶稳定性的研究表钡)、硫化体系(双酚AF、BPP),控制辊温不超过60明,氟橡胶是一种极具潜质的燃料电池密封材e。将混炼胶在平板硫化机上进行压板硫化,硫化条[4~6]料。本文目的是研究一种适用于质子膜燃料电件为170e@

5、t90,16MPa,其中t90由硫化曲线测试得池内部酸性环境下使用的氟橡胶密封件的配方,其主到。压板硫化后将硫化胶室温停放24h后进行二次硫要工作是在常见配方基础上进一步调整硫化剂、吸酸化。二次硫化过程在电热鼓风烘箱中完成,硫化条件剂和填料的种类及用量,旨在改善其耐酸性能、拉伸性为230e@10h。除了硫化曲线测试是采用混炼胶,其能和耐压缩永久形变性能(关于其耐酸性能的研究将他所有测试均在硫化胶二段硫化结束24h以后进行。在之后进行报道)。1.4分析与测试1实验部分1.4.1硫化曲线测试:采用北京友

6、深电子仪器有限公1.1实验原料司的R100E型橡胶硫化仪进行测试,条件为170e@氟橡胶(FKM):牌号2604,偏氟乙烯-六氟丙烯共30min。结果记录包括:最低扭矩(ML),最高扭矩聚物,上海三爱富新材料股份有限公司产品;2,2-(4-(MH),焦烧时间(t10),正硫化时间(t90)。羟基苯基)六氟丙烷(双酚AF)、苄基三苯基氯化磷1.4.2硬度测试:采用邵氏硬度计按照ASTM-收稿日期:2012-09-17基金项目:国家自然科学基金资助项目(50933004,51121001)通讯联系人:吴

7、宏,主要从事高分子材料加工和复合改性研究,E-mail:wh@scu.edu.cn第3期王文等:氟橡胶耐酸配方设计及基础性能表征61心D2240测试样品的绍尔A硬度。分析Tab.1中配方1、2、3,三者最低转矩相差不1.4.3压缩永久形变测试:按照ASTM-D395测试样大,说明改变硫化剂双酚AF的用量不影响未硫化混品的压缩永久形变,测试条件选择125e@22h。炼胶的加工性能。最高转矩随双酚AF用量增加而增1.4.4拉伸性能测试:在深圳市新三思材料检测有大,正硫化时间相应延长,诱导期延长,但在双酚

8、AF限公司的SANS微机控制电子万能材料试验机上按照添加量达到2.5phr时正硫化时间和诱导期有所下ASTM-D412测试样品的拉伸性能,测试样品为哑铃降。根据反应原理,硫化速度主要与BPP的用量有型样条,拉伸速率为500mm/min,标距为25mm。关,而双酚AF主要影响交联程度。硬度变化趋势与1.4.5红外衰减全反射测试:采用美国ThermoSc-i硫化程度相符合,即一定程度上交联密度越大,硬度越entific公司NicoletiS10型傅里叶红外光谱仪进行测大。