纳米二氧化锡对氟橡胶常规及老化性能的影响

davidzhao

摘要：对氟橡胶中加入纳米二氧化锡后的常规及老化性能进行了研究，结果表明，加入纳米二氧化锡后可显著提高氟橡胶的拉伸强度，且随份数的增加而增加，同时硬度略有增大。
- {0 c. Z8 }. N$ U关键词：纳米二氧化锡；氟橡胶；填料
5 C/ b* r0 }. J7 K$ E: V 氟橡胶是一种用途广泛的特种橡胶，它最初是为满足航空工业对高性能密封用弹性体的需求而推出的，而后迅速扩展到其它如汽车、化工等领域。氟橡胶具有以下特性：
(1)优异的耐热性能，为耐高温性能最好的胶种，可在230℃下长期使用，短期使用可达300℃，而一般的耐油丁腈橡胶使用温度不超过120℃；
(2)优异的耐油性，为所有橡胶中最好，可耐大多数矿物油及润滑油；
(3)优异耐化学介质性，其中耐溶剂性、耐燃料、耐酸碱性、耐蒸气性均为橡胶中最好，能耐大多数矿物酸；
1 S) u7 |+ I$ N  c, t( \( b(4)优异的耐燃性，为自熄型阻燃橡胶；
" v& D3 j: w. i; L: `5 m(5)优异的耐天候性，抗霉和抗霉菌性能为耐臭氧性能最好的胶种；
(6)优良的高温强力性能和压缩永久变形性能，高温物机性能优于大多数其它弹性体。
7 J, ^) f5 j+ ^, z, c# x% a3 B! S关于纳米填料在橡胶中的应用报道很多[1～5]，但关于纳米二氧化锡在橡胶中的应用则鲜见报道。纳米二氧化锡粉末是中国船舶重工集团公司第725研究所研发的新产品，具有高纯度，优良的分散性、流动性和可成型性等特点，可广泛应用于电子材料、抗菌材料、各种化工品的制造等。本文考察了纳米二氧化锡对氟橡胶常规及老化性能的影响，取得了一定的试验数据以及初步的结论。
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1         试验材料及试验方法
# H9 M: [6 p% l0 @8 V  N' H" s1.1原材料及配方
4 O& f: b; B& \纳米二氧化锡粉末，纯度≥99.90%，平均一次颗粒度为50~70nm（晶粒度20~50nm），比表面积为10~30m2/g，725研究所产品。氟混炼胶，四川自贡中昊晨光化工研究院产品。
4 B3 s$ T( L& S4 h- o  b0 P以氟混炼胶的质量份为100，四种配方的纳米二氧化锡添加量见表1。
% n3 _. S( k& S$ t, O+ }' ?表1  纳米二氧化锡添加量（质量份）
配方        1#        2#        3#        4#
: l% q: R* I/ D$ z+ E& X! q纳米二氧化锡        0        5        10        20
" Y! j( I8 `, u1 p6 o, k1.2性能测试
) R" G& r1 J  F& d/ G/ N) y9 ~试样的硬度测试采用邵尔A硬度，按GB/T531-1999进行；拉伸强度、扯断伸长率测试在美国MTS-100电子拉力试验机上按GB/T528-1998进行。试样的老化试验分别在高铁科技股份公司生产的GT-7017型换气式空气老化试验箱内250℃×48h和HH-W型三用恒温水浴槽中70℃海水×48h的条件下进行。
0 h7 R+ c. r& z, H, `1.2试样制备
! p* q, j6 Y, E4 b. x9 D9 s2 ]橡胶的混炼在上海橡塑机械厂生产的XK-160型开放式炼胶机上进行，由于氟橡胶硬度高，生热量大，因此混炼过程中必须全程通冷却水。将开炼机的辊距调到最小后，分批逐渐将纳米二氧化锡加入到氟混炼胶中，不可一次加入过多，以利于纳米二氧化锡在氟混炼胶中的均匀分散。粉料加完后，薄通5~6次，调大辊距，下片停放待用。
( C. B* M2 A" ^: H) z用高铁科技股份有限公司生产的MT-2000A型硫化仪测定FR-1的正硫化时间，所得硫化曲线如图1所示。
: o) Z% @  C2 y: { 图1  混炼胶175℃时的硫化曲线
1h

由图1可知，试样的正硫化时间约为20min，根据氟橡胶的硫化特点及试样尺寸，适当延长硫化时间，统一选取175℃×45min，硫化压力10MPa为实际硫化条件，在浙江湖州东方机械厂生产的XLB-350-350型平板硫化机上进行。二段硫化在电热恒温干燥箱内进行，条件为室温       100℃
% ^0 a' M' n; G$ p9 a1h
  v# A) D: V2 ^* x  |9 L5 l! @
1h
- ]; T$ Y5 F* [3 y
  X3 L% M! @! a7 F" p7 R& R- x 150℃      200℃，200℃时保温12h，然后自然冷却。
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: L. P' S* T2 j9 \/ r' v7 T2         结果与讨论
/ n. H6 J* y/ h. m. d" _由图2可知，在室温下，纳米二氧化锡的加入显著的提高了氟橡胶的拉伸强度，且随其用量增加而增加，在纳米二氧化锡为20份时，氟橡胶的拉伸强度达到了22.84MPa，比0份时提高了28%。这是由本研究中二氧化锡的“纳米”性质所决定的，由于其比表面积较大，因此与氟橡胶分子接触面积大大增加，接触距离大大缩短，增强了纳米粒子与橡胶分子进而橡胶分子自身之间的相互作用力，因而才能显著提高氟橡胶的拉伸强度。
图3和图4显示出了与图1基本相同的规律，在热空气和海水老化试验中加入纳米二氧化锡后，氟橡胶的拉伸强度均得到了增强，且随二氧化锡用量的增加而升高，尤其是在海水老化试验后，加入20份纳米二氧化锡的氟橡胶比0份的拉伸强度要高出约30%，效果十分明显。
图2  室温试样拉伸强度                           图3  热空气老化后试样拉伸强度
  
' f7 d, L5 y5 A9 f; E图4   海水老化后试样拉伸强度                        图5  试样的扯断伸长率
" M/ G: ~" y6 u! d8 |由图5可以看出，加入纳米二氧化锡后，室温及热空气老化后试样的扯断伸长率均随其份数的增加而下降，与拉伸强度的变化规律基本相反，但是，海水老化后试样的扯断伸长率却基本随二氧化锡份数的增加而升高，这可能是因为加入二氧化锡后在提高试样强度的同时也增加了试样的弹性，从而使扯断伸长率也随之升高。
图6 试样的硬度
+ h- i& s' h+ o% R6 b由图6可知，试样的硬度随纳米二氧化锡的增加而略有上升，但10份与20份之间的差别不大。

3         结论
4 i, b( s+ j, K1）氟橡胶中加入适量纳米二氧化锡可显著提高其常规及耐海水、热空气老化性能。
2）加入纳米二氧化锡后，氟橡胶的拉伸强度大幅提高，20份时最高可达28~30%，同时硬度略有增加。
0 R! p1 L. n) S4 t4 I8 M# z7 G& o参考文献:
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/ U* h- W8 Y, n. S7 z% S+ s# S# z[2] 郝爱. 橡胶纳米复合材料研究进展[J]. 弹性体，2001，11(1)：37~44.
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[5] R Valsecchi， Dynamic mechanical and rheological behavior of fluoroelastomer-organoclay nanocomposites obtained from different preparation methods[J]. Journal of Applied Polymer Science,2006，102：4484~4487.


9 `; `) J2 `; C) E6 qInfluence of Nano-SnO2 on the Regular and Aging Performance of FKM

CHEN Lei , WEI Xuan
(Luoyang Ship Material Research Institute, Luoyang 471039, China)
Abstract：The regular and aging performance of FKM filled with nano-SnO2 was investigated and the results indicate that the Nano-SnO2 powder can improve the tensile strength of FKM，and the latter rises in accord with the former while the Shore-A hardness increases slightly.
Keywords：Nano-SnO2；FKM；filler
0 Z) ^3 A5 |; v7 a0 P8 A
7 W- k+ v9 ]5 f, o+ }0 }不清楚可看附件

julun

这是一个很有实用资料，谢谢楼主。但不知该物品价格如。

bigwen

是个不错的资料，有空试验下。。

junxiaoqust

bucuo，学习了，谢谢lz