氟橡胶密封材料的湿热老化机制

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)第二炮兵工程大学 作者:张晓军

  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。

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