氟橡胶密封材料的湿热老化机制

2013-11-07 张晓军 第二炮兵工程大学

　　通过对氟橡胶密封材料的湿热老化试验研究，以及老化试验前后材料的红外光谱分析与压缩永久变形测量，分析老化引起材料内部的分子结构变化，建立不同老化条件下材料性能随老化时间变化规律。结果表明：温度和湿度对橡胶压缩性能的影响都很明显，温度影响更加显著；氟橡胶在不同的老化条件下具有不同的失效机制，在湿热条件下主要是分子交联和水解，在热氧条件下是分子断裂和交联。

　　橡胶作为一种重要的密封材料，在工程技术领域有着广泛的应用。氟橡胶密封件，由于可在一般通用橡胶密封件无法胜任的极为苛刻的条件下使用，且是唯一完全不燃烧的橡胶类密封件，在一些重要领域得到了特别的关注和应用。据资料报道，美国在航天系统的密封部位大都采用的是氟橡胶密封件。

　　氟橡胶密封件在使用过程中，不免要受到各种环境条件如温度、水分和氧气等的影响，引起不同程度的老化变质，从而影响其密封性能。影响橡胶密封材料的老化因素较多，老化机制也比较复杂，目前对于氟密封材料的老化机制也尚不清楚。因此，本文作者以F108氟橡胶材料为研究对象，对其进行湿热老化试验，并对老化后的试验件进行永久压缩变形测量和红外光谱分析，进而研究其在湿热条件下的失效机制。

1、试验部分

　　1.1、试样

　　试样材料为F108氟橡胶，试件由西北橡胶公司提供。将其模压为10mm×10mm的圆柱体，如图1所示。

F108试样及试样试验状态

图1 F108试样及试样试验状态

　　1.2、试验条件

　　试验在5种不同的老化温度和湿度下进行，分别为：40℃，85%RH；55℃，85%RH；55℃，95%RH；70℃，85%RH；70℃，95%RH。加速老化的时间分别为1，3，6，9，12，16天，试样的轴向压缩为30%，每种条件下分别测试3个试样，取平均值。

　　1.3、试验设备

　　试验所采用的设备有：SDJ705型高低温湿热交变试验箱；德国BRUKERVERTEX70傅里叶变换红外光谱仪；专用夹具；测厚仪等。

3、结论

　　(1)温度和湿度对橡胶压缩性能的作用效果都很明显，温度影响更加显著。

　　(2)氟橡胶在不同老化条件下的失效机制是不同的，在湿热条件下，失效的原因主要是分子交联和水解；在热氧条件下，是分子断裂和交联。