將氟橡膠與丁腈橡膠以不同比例進(jìn)行共混，考察了共混體系的硫化特性、力學(xué)性能以及不同溫度條件下的耐介質(zhì)性能。結(jié)果表明，隨著丁腈橡膠并用比例的增加，膠料的硫化速率減慢，硬度提高，伸長率增大，相對密度減小。在耐久性方面，隨著丁腈橡膠并用比例的增加以及各種介質(zhì)溫度的升高，膠料的質(zhì)量變化率增大，在并用比例為85/15 時(shí)共混膠具有較好的綜合性能。

　　前言

　　氟橡膠是特種合成彈性體，其主鏈或側(cè)鏈的碳原子上連接著電負(fù)性極強(qiáng)的氟原子。由于C-F鍵能大(485kJ/mol)，且氟原子共價(jià)半徑達(dá)0.64A，相當(dāng)于C-C鍵長的一半，因此，氟原子可以把C-C鍵很好地屏蔽起來，保證了C-C鍵的穩(wěn)定性，使之具有較多的優(yōu)異性能，如耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、耐老化等一系列優(yōu)點(diǎn)，但也存在著耐低溫性、加工性能不好等缺點(diǎn)。另外，氟橡膠價(jià)格昂貴，使其在用量較大的制品上的應(yīng)用受到了限制。丁腈橡膠是合成橡膠中常用的極性耐介質(zhì)橡膠，價(jià)格遠(yuǎn)低于氟橡膠。從理論上講，二者并用可改善氟橡膠的加工性能，大幅度降低產(chǎn)品的成本，具有較好的應(yīng)用前景。

　　本文針對氟橡膠與丁腈橡膠的并用開展了常規(guī)性能測試，并對不同并用比列的配方進(jìn)行了耐介質(zhì)性能研究，同時(shí)還考察了溫度對共混膠耐介質(zhì)性能的影響。

1、實(shí) 驗(yàn)

　　1.1、主要原材料

　　氟橡膠，MX-70CB，上海敏軒橡塑科技有限公司產(chǎn)品；丁腈橡膠(丙烯腈含量40%)，日本瑞翁產(chǎn)品；炭黑，N990，上海喬迪產(chǎn)品；硫化劑，上海敏軒橡塑科技有限公司產(chǎn)品；氧化鎂(活性150)，山西和順產(chǎn)品；氫氧化鈣，CH97R，上海敏軒橡塑科技有限公司產(chǎn)品；促進(jìn)劑，上海高橋石化產(chǎn)品。

　　1.2、基本配方

　　本實(shí)驗(yàn)采用對比法，分別對純氟橡膠(1#)、與丁腈橡膠并用的共混膠(2#、3#、4#)四種配方進(jìn)行了對比，具體配方見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)配方

　　1.3、主要設(shè)備與儀器

　　XK-250開煉機(jī)，上海橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品；UR-2010SD型硫化儀，臺灣優(yōu)肯公司產(chǎn)品；XLB-D-6300KN平板硫化機(jī)，浙江宏圖機(jī)械有限公司產(chǎn)品；CMT4304電子拉力實(shí)驗(yàn)機(jī)，深圳新三思公司產(chǎn)品；GDW-150型高低溫老化試驗(yàn)箱，南京德孚試驗(yàn)設(shè)備有限公司產(chǎn)品；SIM6300型臭氧老化箱，北京愛派克國際有限公司產(chǎn)品；GT-XS-125A型分析天平，臺灣高鐵公司產(chǎn)品。

　　1.4、試樣制備

　　煉膠采用兩段混煉法。首先將生膠和預(yù)混膠分別進(jìn)行塑煉，然后混到一起，添加加工助劑、補(bǔ)強(qiáng)體系，然后在二段混煉時(shí)加入硫化劑及促進(jìn)劑。薄通，打三角包，下片備用。混煉膠返煉后，裁片制樣，在平板硫化機(jī)上制得試片，硫化溫度為170 ℃，時(shí)間為30 min，壓力12 MPa。

　　1.5、性能測試

　　硫化膠力學(xué)性能測試按照GB/T528-2009、GB/T531-2008、GB/T 1682-1994等常規(guī)橡膠性能測試標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，耐介質(zhì)性能參考GB/T1690-2006中測試浸漬前后試樣質(zhì)量的變化率，測試條件分別為10 ℃、30 ℃、50 ℃、70 ℃下浸漬96 h。

2、結(jié)果與討論

　　2.1、不同并用比列混煉膠硫化特性之比較

　　繪制不同并用比列的混煉膠的硫化曲線，具體測試結(jié)果見表2。

表2 膠料硫化特性

　　通過硫化特性的測試可以發(fā)現(xiàn)，不同并用比例的混煉膠的硫化速率隨著丁腈橡膠并用比例的增加而降低，但膠料的流動性逐漸改善。當(dāng)丁腈橡膠并用量超過15%時(shí)，膠料的加工性改善緩慢。隨著丁腈橡膠并用量的增加，二者的共混相差別減小，當(dāng)兩者共混比列為50/50時(shí)，二者的海相和島相結(jié)構(gòu)已難以區(qū)分，從而降低了膠料的最小扭矩。

　　2.2、硫化膠老化性能

　　采用試驗(yàn)配方制備試樣，并對試樣進(jìn)行老化前后性能的測試和對比，具體測試結(jié)果見表3。

表3 膠料老化前后力學(xué)性能之對比

　　隨著丁腈橡膠并用比例的增加，膠料的硬度逐漸降低，拉伸強(qiáng)度在丁腈橡膠并用量達(dá)15%時(shí)有所增大，但隨其并用量的繼續(xù)增加，拉伸強(qiáng)度并沒有太大的變化，拉斷伸長率逐漸增大。老化后膠料的性能有了較大的變化，主要表現(xiàn)在硬度有大幅度的提高。隨著丁腈橡膠并用比例的增加，膠料老化后硬度提高的幅度變大。老化后膠料的伸長率減小，200%定伸應(yīng)力老化后也有大幅度的提高。以上結(jié)果表明，膠料在老化條件下進(jìn)一步交聯(lián)，從而出現(xiàn)了上述現(xiàn)象[4]。

　　2.3、膠料耐介質(zhì)性能

　　本文中采用的介質(zhì)包括3#航空煤油、汽油：苯[3:1(質(zhì)量比)]、高溫煤焦油。實(shí)驗(yàn)條件為10 ℃、30 ℃、50 ℃、70 ℃，浸漬時(shí)間為96 h。試驗(yàn)均采用恒溫水浴鍋加熱。具體測試結(jié)果見圖1、圖2、圖3。

圖1 溫度對不同配方膠料耐3#航空煤油性能的影響

圖2 溫度對不同配方膠料耐汽油：苯(3:1)性能的影響

圖3 溫度對不同配方膠料耐高溫煤焦油性能的影響

　　從圖1~3中可以看出，在相同溫度下耐三種介質(zhì)的質(zhì)量變化率，隨丁腈橡膠并用比例的增加而增大。溫度超過50 ℃、丁腈橡膠并用量超過15%，質(zhì)量變化率明顯增大。在相同配方條件下，隨著試驗(yàn)溫度的提高，膠料的質(zhì)量變化率增大；隨著丁腈橡膠并用比例的增加，質(zhì)量變化的速率也增大。三種介質(zhì)中，在相同配方條件下，膠料在高溫煤焦油中浸漬后質(zhì)量變化率相對較大。煤焦油是煉焦工業(yè)煤熱解生成的粗煤氣中的產(chǎn)物之一，常溫下煤焦油是一種黑色黏稠液體，主要由多環(huán)芳香族化合物組成，其中烷基芳烴含量較少，高沸點(diǎn)組分較多，它們主要是萘、苊、芴、蒽、菲、咔唑、瑩蒽、喹啉、芘等，對橡膠具有較強(qiáng)的親和性，導(dǎo)致橡膠溶脹。經(jīng)綜合考慮，氟橡膠與丁腈橡膠在并用比列為85:15時(shí)，共混膠具有較好的力學(xué)性能及耐介質(zhì)性能。

3、結(jié)論

　　(1)通過對不同并用比例的配方進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在與氟橡膠的共混膠中，隨著并用丁腈橡膠比例的增加，膠料的硫化速率減慢，硬度提高，伸長率增大。老化后硬度變化率隨并用丁腈橡膠比例的增加而增大，其他性能老化前后變化不大。在并用比列為85:15 時(shí)具有較好的綜合力學(xué)性能。

　　(2)隨著并用丁腈橡膠比例的增加，共混膠料的耐3# 航空煤油、汽油：苯的性能提高，共混膠料高溫下煤焦油質(zhì)量變化率增大，每種配方膠料隨著介質(zhì)溫度的升高，其質(zhì)量變化率增大。由于氟橡膠價(jià)格昂貴，綜合考慮三種介質(zhì)試驗(yàn)，在氟橡膠與丁腈橡膠并用比例為85 ：15 時(shí)，共混膠料仍具有較好的耐介質(zhì)性能。