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氟硅橡胶耐低温性能

    制备乙烯基封端的γ-三氟丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物, 并对其低温性能进行了表征。研究表明, 二甲基硅氧烷链段的引入改善了氟硅共聚物的低温性能, 氟硅质量分数为14.3%、28.6%、42.9%和100%时, 氟硅共聚物对应的玻璃化转变温度 (Tg) 分别为-134.4℃、-131.3℃、-121.5℃、-102.3℃, 而采用乙烯基封端γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷制备的氟硅橡胶的Tg为-65.1℃。因此氟硅共聚物具有比氟硅橡胶更好的低温性能, 而且随着二甲基硅氧烷链节的增加, 氟硅共聚物的低温性能进一步提高。研究发现甲基硅橡胶与氟硅橡胶的共混物可以在2, 5-二甲基-2, 5-二叔丁基过氧己烷 (DBPMH) 的作用下实现共硫化, 低相对分子质量的甲基硅氧烷和含氟硅氧烷的共聚物可以作为硅橡胶和氟硅橡胶的界面增容剂。随着硅橡胶所占比例增加, 共混胶的Tg有所下降, 低温柔顺性变好, 但当硅橡胶质量分数超过15%时, 由于硅橡胶与氟硅橡胶的相容性变差, 导致共混胶的低温性能反而下降。对比了通用型氟硅橡胶SKTFT-100 (三氟丙基硅氧烷链节摩尔分数为100%) 和共聚氟硅橡胶SKTFT-50 (三氟丙基硅氧烷链节摩尔分数为50%) 的低温性能, 研究表明, 由于三氟丙基链节的含量较低, SKTFT-50共聚氟硅橡胶硫化胶具有更好的低温性能, 在-70℃下压缩耐寒系数为0.23;而SKTFT-100氟硅橡胶硫化胶在-55℃时的压缩耐寒系数仅为0.12, 在-60℃时接近零。SKTFT-50硫化胶的动态力学热分析 (DMTA) 的损耗模量峰值温度为-86.3℃, 比SKTFT-100氟硅橡胶低31.2℃。当前氟硅橡胶主要通过三氟丙基甲基环三硅氧烷的开环聚合生成, 而采用三氟丙基环硅氧烷与八甲基环四硅氧烷共聚, 可以改变氟硅橡胶分子结构中三氟丙基的含量, 以获得耐油性能和低温性能可调的氟硅橡胶。通过使用加工设备如密炼机和双螺杆挤出机作为氟硅橡胶的聚合物反应容器, 可以改善传统反应釜聚合存在的导热不良问题。而采用新型催化剂如稀土固体超强酸, 可以解决传统催化剂在聚合物中的残留问题, 并能够多次重复使用。将氟硅橡胶与成本较低的甲基乙烯基硅橡胶共混是降低氟硅橡胶成本的一种简单有效方法。改变氟硅橡胶分子链的含氟量, 是调整硅橡胶各项性能的重要途径。今后氟硅橡胶的发展方向是聚合产物结构多元化、高性能化、低成本化等。液体氟硅橡胶由于具有良好的流动性和可快速加工 (成型) 的特点, 其应用范围也将逐步扩大。

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