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老化时间对氟硅橡胶动态力学性能(DMTS)的影响

    动态力学温度谱图测定的主要参数有储能模量(E')、损耗模量(E'今及损耗因子(tan韵。E反映材料粘弹性中的弹性成分,表征材料的刚度;E'‘与材料在周期性形变中以热的形式消耗的能量成正比,为材料能量消耗能力的度量,反映材料粘弹性中的粘性成分;tan8是E’与E'‘的比值,是表征材料阻尼性能的参数通过测定材料的DMTS谱图,可以表征在宽广温度范围内高分子材料模量和阻尼的变化。
    在密封制品的使用温度范围内,其密封力最好是恒定的,即E'不随环境温度的变化而改变,否则就有可能出现因密封力改变而使密封制品失去密封效力,出现生产事故的现象。密封制品大多是在动态力、热、氧及溶剂等的环境下工作的,研究其动态性能随温度的变化规律显得尤其重要。图1是经200℃不同老化时间后氟硅橡胶的动态温度谱图。
    由图1可见,随老化时间的延长,氟硅橡胶的T}逐渐移向低温方向,其原因可能是分子链断裂引起的;损耗因子峰值(tan氏ax)也有小幅降低,但老化时间对氟硅橡胶的tan氏a、的影响相差不大(见表2)。在玻璃态,老化后氟硅橡胶的E,明显升高,而E”则降低,一般认为,老化后低温模量的增加是导致材料变硬、韧性变差的原因,模量在较低的温度下就出现明显下降;但在高弹态,E'和E"随着老化时间的增加而增加,但增加幅度很小。- 50℃到室温范围内,E和E'‘迅速降低,但温度高于室温后变化幅度很小,趋于平缓,说明氟硅橡胶的E'值受温度影响不大,在该温度范围内可以用做密封材料。
    一般来说,橡胶(含括氟硅橡胶)在空气中加热老化时会同时发生裂解和交联反应。氟硅胶结构中存在三氟丙基基团,它在高温下的氧化能导致交联反应,表现为硬度和模量升高;在这个过程中同时也生成三氟丙醛,而三氟丙醛在高温条件下能促进氟硅橡胶的裂解。从表1可知,老化后氟硅橡胶的硬度有小幅升高,从表2可知,T有所降低,故老化后的氟硅橡胶中同时存在交联和降解两种反应,但主要以交联为主。

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