三氟丙基甲基乙烯基硅橡胶简称氟硅橡胶(FVMQ)。氟硅橡胶生胶最早在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。氟硅橡胶是目前唯一能在-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。 测试恒定压缩永久变形用试样：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；压缩永久变形：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，最大变化为-61%；其扯断伸长率明显下降，从初始值271%下降到170%，最大变化为-37%；其恒定压缩永久变形持续增大，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/% | 恒定压缩永久变形/% | 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/% | 恒定压缩永久变形/% | 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%。而恒定压缩永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%，恒定压缩永久变形为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是航空煤油的优秀密封材料 |