填料对过氧化物硫化氟橡胶性能的影响

王珊 苏正涛 赵艳芬

王珊, 苏正涛, 赵艳芬. 填料对过氧化物硫化氟橡胶性能的影响[J]. 航空材料学报, 2016, 36(2): 40-45. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2016.2.007
引用本文: 王珊, 苏正涛, 赵艳芬. 填料对过氧化物硫化氟橡胶性能的影响[J]. 航空材料学报, 2016, 36(2): 40-45. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2016.2.007
Shan WANG, Zhengtao SU, Yanfen ZHAO. Effect of Filler Systems on Properties of Fluororubber Vulcanized by Peroxide[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2016, 36(2): 40-45. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2016.2.007
Citation: Shan WANG, Zhengtao SU, Yanfen ZHAO. Effect of Filler Systems on Properties of Fluororubber Vulcanized by Peroxide[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2016, 36(2): 40-45. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2016.2.007

填料对过氧化物硫化氟橡胶性能的影响

doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2016.2.007
基金项目: 中国航空工业集团公司创新基金(2014E62136)
详细信息
    通讯作者:

    王珊(1988-),女,硕士,主要从事特种橡胶材料的研究,(E-mail)wangshan.05.13@163.com

  • 中图分类号: TQ333.93

Effect of Filler Systems on Properties of Fluororubber Vulcanized by Peroxide

  • 摘要: 研究了纳米无机填料体系对过氧化物硫化氟橡胶硫化特性、力学性能、热空气老化性能、热传导性能以及热稳定性能的影响,结果表明:与BaSO4,BN和R930相比,三种不同结构形态的碳纳米材料明显延长了氟橡胶的正硫化时间;当硫化橡胶硬度级别相同时,多壁碳纳米管CNTs、石墨和N990对过氧化物硫化氟橡胶补强效果显著,其中CNTs的补强效率最高,添加CNTs可提高氟橡胶的撕裂强度,但严重损害其压缩永久变形性能;添加石墨和N990的氟橡胶可以获得更好的耐空气老化性能和耐高温压缩性能,添加R930耐高温压缩性能最好;石墨和BN有利于氟橡胶的导热性;添加BaSO4的氟橡胶热失重分解温度最高,且质量损失率最小。

     

  • 图  1  无机填料体系对氟橡胶硫化特性的影响

    Figure  1.  Effect of inorganic filler systems on curability of FKM

    图  2  CNTs填充氟橡胶体系的断面电镜图

    Figure  2.  Section morphology image of CNTs/FKM composite

    图  3  无机填料体系对氟橡胶压缩永久变形的影响

    Figure  3.  Effect of inorganic filler systems on compression set of FKM

    图  4  无机填料对氟橡胶热导率的影响

    Figure  4.  Effect of inorganic filler systems on thermal conductivity of FKM

    图  5  石墨(a)、六方氮化硼(b)[8]和碳纳米管(c)结构示意图

    Figure  5.  Molecular structure of graphite (a),hexagonal boron nitride (b)[8] and CNTs (c)

    图  6  不同填充体系氟橡胶的热失重曲线

    Figure  6.  TG curves of FKM with different filler systems

    表  1  基本配方

    Table  1.   Basic formulation

    FormulationP459 (phr) BaSO4 (volume fraction/%)BN (volume fraction/%)R930 (volume fraction/%)CNTs (volume fraction/%)Graphite (volume fraction/%)N990 (volume fraction/%)TAIC (phr)DBPH (phr)
    11001331.5
    210010.531.5
    310013.431.5
    41006.831.5
    51001231.5
    61003631.5
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    表  2  不同填料填充氟橡胶的硫化参数

    Table  2.   Effect of different filler systems on the curing processing parameters of FKM

    SampleML/dNmMH/dNmt10/mint90/min
    BaSO40.2142.532.316.20
    BN 0.2347.552.326.22
    R9300.3346.412.305.81
    CNTs1.0657.122.6610.14
    Graphite0.1838.942.628.92
    N9900.3044.542.528.00
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    表  3  无机填料体系对氟橡胶力学性能的影响

    Table  3.   Effect of inorganic filler systems on mechanical properties of FKM

    SampleHardness(Shore A)100% Tensile strength/MPaTensile strength/MPaElongation /%Tear strength/ (kN·m-1)
    BaSO477714.520213
    BN809.814.718917
    R930 7710.613.513316
    CNTs 8214.819.415923
    Graphite8018.620.715219
    N990 8111.818.517016
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    表  4  无机填料对氟橡胶老化性能的影响(250 ℃/24 h in air)

    Table  4.   Effect of inorganic filler systems on thermal aging properties of FKM(250 ℃/24 h in air)

    Sample Hardness change (Shore A)Tensile strength change/%Elongation change/%
    BaSO4+1+35.2-4.0
    BN+2+15.8+2.6
    R930 +1+42.2+19.5
    CNTs +2+14.4+1.3
    Graphite+20.0-9.9
    N990 +2+6.4+13.3
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    表  5  不同填料填充氟橡胶的热失重数据

    Table  5.   TG data of FKM with different filler systems

    SampleT5% /℃T10% /℃T 20% /℃T 50% /℃Δm650 ℃/%
    BaSO441042946148373
    BN40442045247685.14
    R930 40642044747183.41
    CNTs 39941645147495.27
    Graphite40542245747683.39
    N990 40742145447597.36
    注:T5%T 10%T20%T 50%,Δm650 ℃ ——分别表示质量损失5%,10%,20%,50%时的温度以及650 ℃时的失重率
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  • [1] 曹鸿璋, 刘杰民, 张玉玺. 氟橡胶改性技术研究进展[J]. 橡胶工业,  2014, (3): 187-191. CAO H Z, LIU J M, ZHANG Y X. Progress on modification technology research of fluoroelastomers[J]. China Rubber Industry, 2014(3): 187-191.
    [2] 刘伯南. 26类氟橡胶技术[J]. 有机氟工业,  2011, (3): 59-64. LIU B N. Technology of fluoroelastomer 26[J]. Organo-Fluorine Industry, 2011(3): 59-64.
    [3] 陈青, 魏伯荣, 胡小锋. 氟橡胶的改性研究进展[J]. 特种橡胶制品,  2004, 25(2): 57-61. CHEN Q, WEI B R, HU X F. Progress on the modifying research of fluororubber[J]. Special Purpose Rubber Products, 2004, 25(2): 57-61.
    [4] 徐竹, 马俊辉, 陈军. 不同填料对246型氟橡胶性能的影响[J]. 特种橡胶制品,  2005, 26(6): 21-23. XU Z, MA J H, CHEN J. Influence of different fillers on property of fluoroelastomer 246[J]. Special Purpose Rubber Products, 2005, 26(6): 21-23.
    [5] 徐竹.填料体系对氟橡胶的性能影响极其表征.四川:四川大学,2006:17.
    [6] 崔小明. 氟橡胶的改性及应用研究进展[J]. 中国橡胶,  2015, (8): 42-45. CUI X M. Progress on the modifying and application research of fluororubber[J]. China Rubber, 2015(8): 42-45.
    [7] 方晓波, 黄承亚. 不同填料对氟橡胶性能的影响[J]. 特种橡胶制品,  2008, 29(3): 32-34. FANG X B, HUANG C Y. Influence of different fillers on the properties of fluoro rubber[J]. Special Purpose Rubber Products, 2008, 29(3): 32-34.
    [8] 陈军, 倪海鹰, 张旭刚. 填料形态及加工工艺与氟橡胶拉伸性能关系[J]. 特种橡胶制品,  2004, 25(3): 17-19. CHEN J, NI H Y, ZHANG X G. Influence of shapes of filler and processing technology on the tensile property of fluoro-rubber[J]. Special Purpose Rubber Products, 2004, 25(3): 17-19.
    [9] WANG J H, JI C T, YAN Y T. Mechanical and ceramifiable properties of silicone rubber filled with different inorganic fillers[J]. Polymer Degradation and Stability, 2015(121): 149-156.
    [10] KADER M A, LYU M Y, NAH C. A sdudy on melt processing and thermal properties of fluoroelastomer nanocomposites[J]. Composites Science and Technology, 2006, 66(10): 1431-1443.
    [11] 肖凤亮,彭兵,杨文良.氟弹性体选用手册[M].北京:化学工业出版社,2007.
    [12] 施利毅, 姚健, 于福涛. 纳米材料在高性能橡胶开发中的应用进展[J]. 中国橡胶,  2007, 23(23): 32-36. SHI L Y, YAO J, YU F T. Application progress on development of nano materials in high-performance rubber[J]. China Rubber, 2007, 23(23): 32-36.
    [13] 金文琴.新型有机杂化六方氮化硼及其高性能阻燃双马来酰亚胺树脂的研究.苏州:苏州大学,2014:27.
    [14] 秦丽丽, 王占京, 侯军. 氮化硼填充导热绝缘复合材料的研究进展[J]. 高分子材料科学与工程,  2013, 29(9): 175-178. QIN L L, WANG Z J, HOU J. Advances in insulating thermal conductive composite filled with BN[J]. Polymer Materials Science and Engineering, 2013, 29(9): 175-178.
    [15] SICHEL E K, MICLER R E, ABRAHAMS M S. Heat capacity and thermal conductivity of hexagonal pyrolytic boron nitride[J]. Physical Review:B,Condensed Matter, 1976, 13(10): 4607-4611.
    [16] 周文英, 王子君, 董丽娜. 聚合物/BN导热复合材料研究进展[J]. 合成树脂及塑料,  2015, 32(2): 80-84. ZHOU W Y, WANG Z J, DONG L N. Research progress on polymer/BN thermal conductive composites[J]. China Synthetic Resin and Plastics, 2015, 32(2): 80-84.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-08-07
  • 修回日期:  2015-12-22
  • 刊出日期:  2016-04-01

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