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氟硅橡胶硫化胶的老化性能

氟硅橡胶硫化胶的老化性能

 
   
   三氟丙基甲基乙烯基硅橡胶简称氟硅橡胶(FVMQ)。氟硅橡胶生胶*早在20世纪60年代初期由美国道康宁公司研制成功,前苏联也在同时期生产出氟硅橡胶CKTΦT-100和CKTΦT-50,我国则是在20世纪80年代由上海有机氟材料研究所中试成功相当于CKTΦT-100的SF系列氟硅橡胶生胶。氟硅橡胶兼具氟橡胶和硅橡胶的特点,具有良好的耐油、耐溶剂性能和优异的耐热耐低温性能;因此在航空工业中有着重要的应用。氟硅橡胶是目前唯壹能在-68~230℃的燃油介质中使用的弹性体。美国早在20世纪60年代就开始在飞机上使用氟硅橡胶;20世纪70年代后,西方国家的先进作战飞机已普遍使用了该材料。氟硅橡胶FS6265由本院开发,并已在国产飞机和飞机大修中得到广泛使用,主要用作飞机燃油系统中的固定和限动密封件。
   1 实验
   1.1 主要原料及设备
   氟硅橡胶胶料:F86265,自制。
   压力成型机:YXD-0.50 MN,上海西玛伟力橡塑机械有限公司;拉力试验机:IN-STRON3366,美国英斯特朗公司。
   1.2 试样的制备
   标准试片:在165℃下热压硫化15 min,压机表压为10 MPa;在烘箱中进行二次硫化,从室温升至200℃,并保持4h。
   测试恒定压缩长久变形用试样:165℃下热压硫化25 min,压机表压为10MPa;在烘箱中进行二次硫化,从室温升至200℃并保持4h。
   1.3 性能测试
    力学性能:按GB/T528-1998、GB/T531-1999测试;热空气老化性能:按GB/T3512-2001测量;压缩长久变形:按GB/T1683-1981测量,压缩率20%;压缩耐寒系数:参考GB/T1690-1992和GB/T6034-1985进行测试,试样为?10mm×10mm圆柱,先在自由状态下进行150℃的耐油试验,分3次取样,每次取样后在-60-0℃之间选8点测低温压缩耐寒系数;耐液体性:按:GB/T1690-1992测试。
   2 结果与讨论
   2.1 氟硅橡胶在200℃热空气中的长期老化性能
   氟硅橡胶在200℃热空气中的加速老化试验结果见表1。从表1可以看出,氟硅橡胶在50天的200℃热空气老化过程中,其力学性能发生了明显变化。在热空气老化过程中,其硬度总体呈上升趋势,表现为硬化老化,但硬度变化不大,仅增加6度;其拉伸强度明显下降,从初始值9.3MPa下降到3.9MPa,*大变化为-61%;其扯断伸长率明显下降,从初始值271%下降到170%,*大变化为-37%;其恒定压缩长久变形持续增大,从1天时的29%增加到50天时的97%,规律性很强。氟硅橡胶在200℃的热空气中连续老化10天后,其硬度仅增加2度,拉伸强度5.1MPa,扯断伸长率230%,仍保持较好的力学性能。表明氟硅橡胶FS 6265具有良好的热空气老化性能。
   表1 氟硅橡胶在200℃的热空气中加速老化的试验结果
时间/天
邵尔A硬度/度
硬度变化/度
位伸强度/MPa
拉伸强度变化率/%
扯断伸长率/%
扯断伸长率变化率/%
恒定压缩长久变形/%
0
66
-
9.3
-
271
-
-
1
70
+4
8.1
-13
260
-4
29
2
68
+2
7.5
-19
245
-10
38
3
71
+5
7.1
-24
235
-13
47
4
69
+3
6.6
-29
265
-2
52
5
68
+2
7.8
-16
250
-8
58
7
69
+3
5.3
-43
240
-11
65
10
68
+2
5.1
-45
230
-15
74
15
69
+9
4.1
-56
200
-26
81
20
70
+4
4.0
-57
190
-30
85
30
71
+5
3.6
-61
175
-35
93
50
72
+6
3.9
-58
170
-37
97
   2.2 氟硅橡胶在150℃的RP-3航空煤油中的长期老化性能
   氟硅橡胶作为航空煤油系统用密封材料,主要在航空煤油中使用;因此考察了其在150℃的RP-3航空煤油中的长期老化性能,结果如表2所示。
   表2 氟硅橡胶在150℃的RP-3航空煤油中的长期老化的试验结果
时间/天
邵尔A硬度/度
硬度变化/度
拉伸强度/MPa
拉伸强度变化率/%
扯断伸长率/%
扯断伸长率变化率/%
恒定压缩长久变形/%
体积变化率/%
0
66
-
9.3
-
271
-
-
-
1
57
-9
5.3
-43
178
-34
-11
18.2
2
54
-12
5.2
-44
208
-23
-8
21.7
3
53
-13
5.3
-43
190
-30
-6
21.5
5
53
-12
5
-46
189
-30
0
22.4
7
56
-10
5.1
-45
176
-35
0.1
18.9
10
49
-17
4.5
-52
172
-37
5
21.7
15
51
-15
4
-57
170
-37
13
23.7
20
50
-16
4
-57
171
-37
22
25
30
50
-16
4.1
-56
170
-37
29
23.6
50
49
-17
3
-68
162
-40
48
18.8
70
47
-19
2.7
-71
143
-47
56
22.4
   从表2中可以看出,氟硅橡胶在150℃的RP-3航空煤油中长期老化的过程中,其性能发生了很大变化。氟硅橡胶在150℃的RP-3航空煤油中浸泡,一方面,由于体积增加约20%,引起硬度明显下降;另一方面,交联网络不断被破坏,基本上处于无氧状态老化,硬度呈现明显下降趋势,表现为软化老化。其拉伸强度变化率从-43%下降到-71%;扯断伸长率变化率从-34%下降到-47%。而恒定压缩长久变形由于开始时氟硅橡胶是正膨胀,所以为负值;随着老化时间的增加,恒定压缩永冬变形不断增大,从-11%增大到56%。其体积变化率在18%-25%之间,变化规律不明显。在150℃的RP-3航空煤油中老化10天后,氟硅橡胶的硬度为49度,拉伸强度为4.5MPa,扯断伸长率为172%,恒定压缩长久变形为5%,体积变化率为21.7%;因此,氟硅橡胶FS6265具有良好的耐150℃RP-3航空煤油的性能。
   2.3 氟硅橡胶在150℃的RP-3航空煤油中浸泡后的压缩耐寒系数
   为了考察氟硅橡胶在RP-3航空煤油中的低温密封性能,将其在150℃的RP-3航空煤油中浸泡后测试压缩耐寒系数,结果如表3所示。
   表3 氟硅橡胶在150℃的RP-3航空煤油中浸泡后的压缩耐寒系数
温度/℃
压缩耐寒系数
浸泡5天后
浸泡20天后
浸泡70后
0
0.86
0.83
0.79
-10
0.85
0.8l
0.77
-20
0.82
0.78
0.75
-30
0.78
0.75
0.71
-40
0.68
0.65
0.60
-45
0.63
0.57
0.50
-50
0.54
0.48
0.43
-60
0.24
0.24
0.18
   从表3中可以看出,在150℃的RP-3煤油中浸泡5天、20天、70天后,氟硅橡胶的压缩耐寒系数有一定下降,但在-50℃时仍大于0.40,在-60℃时仍大于0.15;而RP-3航空煤油的冰点不高于-47℃,因此可以保证氟硅橡胶在RP-3煤油中经150℃高温老化10天后在-50℃下仍具有良好的密封性能。
   3 结论
    氟硅橡胶FS6265在200℃的热空气中或150℃的RP-3航空煤油中老化10天后仍能保持较好的力学性能,且在150℃的RP-3航空煤油中老化10天后在-50℃下仍具有良好的密封性能,这是通用氟硅橡胶胶料不能达到的;因此,氟硅橡胶FS6265是航空煤油的优良密封材料