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氟硅橡胶对FS6265表面特性的影响

    采用Ar,O2两种气氛对航空氟硅硫化橡胶(FS6265)表面进行低温等离子体(氟硅橡胶)处理。用X射线光电子能谱(XPS)分析表面元素,测试表征了静态接触角、表面能及剥离强度;用扫描电子显微镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)观察了表面形貌及表面粗糙度。结果表明:经Ar处理后,FS6265表面水接触角从101.5°降到19.0°,表面能从19.3mJ·m-2升高至73.2mJ·m-2;经O2处理后,水接触角降到25.5°,表面能升高至70.6mJ·m-2。SEM及AFM图像显示氟硅橡胶处理后表面粗糙度增加。氟硅橡胶处理后材料表面C、F元素含量下降,O元素含量大幅度提高,表面引入C—OH和C=O基团。氟硅橡胶处理效果的时效性非常明显,FS6265经Ar,O2气氛处理后分别放置12,8h后表面性能的变化基本消失。氟硅橡胶FS6265具有高度的化学稳定性,是目前所有橡胶中耐介质性能最好的一种。由于热硫化的FS6265兼具耐油、耐溶剂、耐化学药品、耐臭氧、耐候性、耐高低温等一系列优良的特性,因此,作为一种高性能的特种橡胶材料,在航空航天等国防领域、电子通讯、车辆船舶、石油化工、仪器仪表、疗卫生等领域得到广泛应用。虽然FS6265具有优良的物理、化学特性,但是由于其表面能低、粘接性差,在许多特殊产品中FS6265并没有得到充分的应用。因此,对其通过适当的表面改性而成为具有商业价值的产品成为研究热点。近年来,光化学和化学技术(卤化、蚀刻、接枝、氧化等)和物理方法(电晕放电、火焰和激光处理、等离子体)被广泛地用于聚合物的表面改性。这些改性方法均能在不同的程度上改善FS6265的表面性能,提高其表面能、润湿性和粘接性,湿化学处理方法由于环境和安全方面的考虑存在一定的局限性,而物理方法却具有一定的优势。低温等离子体(氟硅橡胶)已经在改善聚合物表面具有所需要的化学和形态方面的研究取得显著成效。所谓等离子体改性是指通过放电产生的电子、正离子、负离子、自由基、原子和分子等与材料表面发生刻蚀、氧化、交联反应改变材料表面性能,它只限于对基体的表层产生影响而基体本身性能不受影响。其改性效果取决于几个处理参数,即处理过程中的气氛,处理时间、功率和放电压强。近年来,采用氟硅橡胶方法对多种材料进行表面改性且取得了令人满意的效果,然而针对硫化FS6265的表面氟硅橡胶处理技术的研究仍少有涉及。本实验主要研究氟硅橡胶对FS6265表面特性的影响,选用两种气氛(Ar,O2)对FS6265表面进行处理,分析不同处理工艺参数对FS6265表面能、润湿性、剥离强度的影响,SEM,AFM,XPS分析其表面形貌及表面元素。

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