特種橡膠的共混改性

特種橡膠的共混改性氟橡膠共混物硅橡膠共混物

特種橡膠

，也稱特種合成橡膠。具有特殊性能和特殊用途能適應(yīng)苛刻條件下使用的合成橡膠。如耐300℃高溫，耐強(qiáng)侵蝕，耐臭氧、光、天候、輻射和耐油的氟橡膠；耐-100℃低溫和260℃高溫，對(duì)溫度依賴性小、具有低黏流活化能和生理惰性的硅橡膠；耐熱、耐溶劑、耐油，電絕緣性好的丙酸酯橡膠。其他還有聚氨酯橡膠、聚醚橡膠、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、環(huán)氧丙烷橡膠、聚硫橡膠等，它們亦各具優(yōu)異的獨(dú)特性能，可以滿足一般通用橡膠所不能勝任的特定要求，在國(guó)防、工業(yè)、尖端科學(xué)技術(shù)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域有著重要作用。特種橡膠是指具有耐高溫、耐油、耐臭氧、耐老化和高氣密性等特點(diǎn)的橡膠，常用的有硅橡膠、各種氟橡膠、聚硫橡膠、氯醇橡膠、丁腈橡膠、聚丙烯酸酯橡膠、聚氨酯橡膠和丁基橡膠等，主要用于要求某種特性的特殊場(chǎng)合。特種橡膠是指具有特殊性能（如耐高溫、耐油、耐臭氧、耐老化和高氣密性等），并應(yīng)用于特殊場(chǎng)合的橡膠，例如丁腈橡膠、丁基橡膠、硅橡膠、氟橡膠等。特種橡膠用量雖小，但在特殊應(yīng)用的場(chǎng)合是不可缺少的。

特種橡膠簡(jiǎn)介氟橡膠是上世紀(jì)50年代研制成功的主鏈或側(cè)鏈的碳原子上連有氟原子的一類高分子彈性體。由于氟原子的電負(fù)性極高，且其原子半徑0.064mm相當(dāng)于C一C鍵的一半，因此能夠緊密地排列在碳原子周圍，對(duì)聚合物碳一碳主鏈產(chǎn)生很強(qiáng)的屏蔽作用，使氟橡膠具有優(yōu)良的耐熱性、耐候性、耐臭性、耐油性及耐多種化學(xué)藥品腐蝕性，氣體透過(guò)率低，且屬于自熄型橡膠，廣泛應(yīng)用在各種要求耐介質(zhì)耐熱的密封部件、膠管、膠布和油箱等制品中，成為不可或缺的特種密封橡膠。

氟橡膠的起源及運(yùn)用范圍氟橡膠

氟橡膠是含有氟原子的合成橡膠，具有優(yōu)異的耐熱性、耐氧化性、耐油性和耐藥品性，它主要用于航空、化工、石油、汽車等工業(yè)部門，作為密封材料、耐介質(zhì)材料以及絕緣材料。氟橡膠墊氟橡膠密封件(圖)氟橡膠/丁腈橡膠共混物相態(tài)結(jié)構(gòu)及性能

氟橡膠(FKM)具有耐熱、耐油、耐溶劑、耐腐蝕、抗氧化等優(yōu)異性能,廣泛應(yīng)用于普通橡膠無(wú)法承受的苛刻環(huán)境中。但是,FKM在實(shí)際應(yīng)用中存在著彈性和抗撕裂強(qiáng)度差、低溫性能欠佳、加工性能不好等缺點(diǎn),而且價(jià)格昂貴。2種聚合物的共混是制備新型高性能材料的重要途徑。聚合物共混物的性能在很大程度上取決于其形態(tài)結(jié)構(gòu),而對(duì)于橡膠共混工藝,其硫化體系、加工條件、各組分性質(zhì)、共混比例、兩相界面的作用力等均對(duì)共混體系的相態(tài)結(jié)構(gòu)有著較大的影響,從而使得制品的性能也各有差異。

因此,在制備耐油密封件時(shí),用彈性與耐低溫性能較好、價(jià)格低廉的丁腈橡膠(NBR)與FKM并用,可改善FKM的柔順性,制備低硬度的FKM制品。

由于FKM和NBR的溶度參數(shù)相差較大,簡(jiǎn)單地共混往往會(huì)降低FKM的物理機(jī)械性能和耐熱性能。本工作采用熔融共混的方法,使FKM和NBR在高溫和高剪切作用下提高相容性,然后在各自不同的硫化體系下硫化,使2種橡膠各自交聯(lián),形成兩相共連續(xù)相態(tài),以期提高FKM的抗撕裂強(qiáng)度和柔順性,制備一種高溫性能與低溫性能兼?zhèn)?、柔順性良好的?fù)合材料。各種氟橡膠制品四丙氟橡膠

四丙氟橡膠是四氟乙烯與丙烯通過(guò)乳液聚合生成的共聚物。1975年日本旭硝子公司的四丙氟橡膠上市，商品名為Atlas，起初有2個(gè)牌號(hào)，分別為Atlasl00和Atlas150，后來(lái)又生產(chǎn)了含第三單體偏氟乙烯(VDF)的三元共聚物Atlas200，提高了耐寒性能，改善了硫化特性。此后，四丙氟橡膠由日本合成橡膠公司接手生產(chǎn)和銷售，商品名為JSRAtlas。

四丙氟橡膠的理化性質(zhì)和用途

(1)耐高溫老化性能優(yōu)異(2)耐酸堿性能優(yōu)異(3)耐高溫水蒸氣性能優(yōu)良(4)獨(dú)特的耐壓縮永久變形性能

改善四丙氟橡膠的耐寒性能可采取2種方法：①合成含有第三單體的四丙氟橡膠(如Arias200)；②與其它耐寒橡膠(如EPDM)并用。并用法雖然簡(jiǎn)便易行，但由于并用其它橡膠后，四丙氟橡膠耐油或耐酸堿性能受損，因此并用比例不能過(guò)大，對(duì)其耐寒性能改善有限。四丙氟橡膠采用過(guò)氧化物加助交聯(lián)劑(如TAIC)硫化，其中助交聯(lián)劑是必不可少的。紅外光譜表明，采用硫化劑DCP和助交聯(lián)劑TAlC硫化的四丙氟橡膠，其大分子間的交聯(lián)結(jié)構(gòu)是由助交聯(lián)劑TAIC構(gòu)成的C-C鍵。

硅橡膠由硅、氧原子形成主鏈，側(cè)鏈為含碳基團(tuán)，用量最大的是側(cè)鏈為乙烯基的硅橡膠。既耐熱，又耐寒，使用溫度在－100～300℃之間，它具有優(yōu)異的耐氣候性和耐臭氧性以及良好的絕緣性。缺點(diǎn)是強(qiáng)度低，抗撕裂性能差，耐磨性能也差。硅橡膠主要用于航空工業(yè)、電氣工業(yè)、食品工業(yè)及醫(yī)療工業(yè)等方面。

硅橡膠由硅、氧原子形成主鏈，側(cè)鏈為含碳基團(tuán)，用量最大的是側(cè)鏈為乙烯基的硅橡膠。既耐熱，又耐寒，使用溫度在－100～300℃之間，它具有優(yōu)異的耐氣候性和耐臭氧性以及良好的絕緣性。缺點(diǎn)是強(qiáng)度低，抗撕裂性能差，耐磨性能也差。硅橡膠主要用于航空工業(yè)、電氣工業(yè)、食品工業(yè)及醫(yī)療工業(yè)等方面。

硅橡膠

對(duì)氟橡膠/硅橡膠共混膠的增容氟橡膠(FKM)是一種具有優(yōu)異的耐高溫、耐腐蝕、耐油性能的特種橡膠,但其低溫性能不佳,使其應(yīng)用受到一定限制。為了提高FKM的耐低溫性能,將FKM與某些低溫性能好的橡膠如硅橡膠(MVQ)進(jìn)行共混改性是一種行之有效的方法通過(guò)高溫力化學(xué)接枝法制備硅橡膠接枝甲基丙烯酸-2,2,2-三氟乙酯(MVQ-g-TFE-MA),作為氟橡膠/硅橡膠共混膠的增容劑。研究增容劑用量對(duì)氟橡膠/硅橡膠共混膠的力學(xué)性能、耐油性能和低溫性能的影響,采用DMA研究共混膠中氟橡膠和硅橡膠的相容性。結(jié)果表明,添加的MVQ-g-TFEMA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.6%時(shí),共混膠具有良好的力學(xué)性能。隨著增容劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0增至11.5%,共混膠的耐油性能提高,脆性溫度從-36.8℃下降至-48.3℃。DMA分析表明,增容劑MVQ-g-TFEMA改善了共混膠中氟橡膠和硅橡膠的相容性。

氟橡膠與硅橡膠共混物及其制備方法簡(jiǎn)要說(shuō)明：氟橡膠與硅橡膠共混物及其制備方法。以重量百分比計(jì)，氟橡膠與硅橡膠共混物組成如下：氟橡膠１２～５０％、硅橡膠１２～５０％、增容劑２．５～１０％、吸酸劑２．５～１０％、補(bǔ)強(qiáng)填充劑１２～３５％、結(jié)構(gòu)控制劑０．５～７％、硫化劑０．５～３％和交聯(lián)助劑０．５～４％；上述氟橡膠與硅橡膠共混物采用機(jī)械共混法制備，使用過(guò)氧化物進(jìn)行硫化，硫化膠具有良好的力學(xué)性能、耐熱、耐低溫、耐油和低壓縮永久變形性能，可用于生產(chǎn)制造汽車、機(jī)械、化工、航空航天等行業(yè)所需的高性能橡膠膠管、膠帶、密封件、減震件、橡膠襯里等。

硅橡膠/三元乙丙橡膠的絕熱性能采用三元乙丙橡膠（EPDM）對(duì)硅橡膠共混改性,制備了硅橡膠/EPDM。對(duì)其燒蝕、力學(xué)和熱性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：硅橡膠/EPDM的線燒蝕率隨EPDM添加量增加而降低,當(dāng)硅橡膠/EPDM為60/40時(shí),由于材料燒蝕后表層形成了更加致密、堅(jiān)實(shí)