氟橡膠(FKM)具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕以及摩擦因數(shù)和表面能較低等特點(diǎn)，是一種在特殊環(huán)境有較高應(yīng)用價(jià)值的密封材料，但其彈性和耐寒性能較差、加工性不良，且價(jià)格昂貴。采用三元乙丙橡膠(EPDM)與其并用，可在改善低溫和加工性能的同時(shí)，降低成本。通過萬能材料試驗(yàn)機(jī)、阿克隆磨耗儀及老化箱考察硫化體系、FKM/EPDM配比及吸酸劑對(duì)硫化膠的耐磨、耐腐蝕、耐油等性能的影響。結(jié)果表明：采用雙硫化體系能獲得性能良好的FKM/EPDM并用硫化膠；當(dāng)FKM/EPDM并用膠的配比為3:1，雙酚AF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，BPP為0.4%，DCP為1.5%，TAIC為4%時(shí)，能充分發(fā)揮EPDM的優(yōu)勢(shì)，F(xiàn)KM的性能得到改善，同時(shí)成本降低；高活性氧化鎂(吸酸劑)的加入，減少了在硫化過程中大分子的降解，可提高硫化膠的性能，其較佳用量為1.5%。

　　汽車、冶金及石油工業(yè)日益苛刻的環(huán)境對(duì)于橡塑密封材料的耐高溫、耐油、耐化學(xué)介質(zhì)及復(fù)雜環(huán)境下的物理機(jī)械性能等提出了更高的要求，傳統(tǒng)的密封材料已不能完全滿足需要，開發(fā)具有較高綜合性能的密封橡膠成為亟待解決的問題。

　　氟橡膠(FKM)具有優(yōu)異的耐高溫、耐油、耐磨和耐化學(xué)腐蝕等性能，以其為基體的密封材料能較大程度地適應(yīng)不同工況條件的需要，緩解目前密封件遇到的困難。但氟橡膠的彈性和耐寒性能差、加工性不良，且價(jià)格昂貴。在保證其優(yōu)良綜合性能的基礎(chǔ)上克服其不足是當(dāng)前氟橡膠改性研究的主要方向。

　　FKM是主鏈或側(cè)鏈碳原子帶有氟原子的一種高分子彈性體。氟原子具有極高的電負(fù)性，對(duì)主鏈C—C鍵具有良好的屏蔽作用，使得FKM具有優(yōu)異的化學(xué)惰性、熱穩(wěn)定性以及良好的物理機(jī)械性能。但是，F(xiàn)KM的這種特殊的結(jié)構(gòu)也使其彈性和抗撕裂強(qiáng)度變差，耐寒性能及生膠加工性能差，而且價(jià)格昂貴，限制了其應(yīng)用范圍。

　　三元乙丙橡膠(EPDM)具有優(yōu)異的耐熱、耐氧、耐臭氧、耐候以及耐老化性能，通過EPDM和FKM并用可改善FKM的低溫性能，降低其成本。氟橡膠是偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，具有高極性，乙丙橡膠為非極性橡膠，二者極性相差較大，為熱力學(xué)不相容體系。當(dāng)采用過氧化物硫化體系(DCP/TAIC硫化體系)時(shí)，氟橡膠和EPDM之間可通過自由基反應(yīng)形成共交聯(lián)結(jié)構(gòu)，增加二者之間界面結(jié)合力及相容性，提高其性能，但過氧化物硫化體系對(duì)氟橡膠的硫化效率通常較低，不能使其充分硫化。雙酚AF/BPP硫化體系是氟橡膠傳統(tǒng)的硫化體系，對(duì)氟橡膠具有較高的硫化活性，但其對(duì)EPDM沒有硫化作用。研究過氧化物硫化體系(DCP/TAIC硫化體系)，雙硫化體系(雙酚AF/BPP硫化體系加過氧化物硫化體系)以及FKM/EPDM共混物配比等對(duì)共混硫化膠耐磨性、耐腐蝕性、耐油性等性能的影響，得到適宜的FKM/EPDM并用配方，對(duì)于提高氟橡膠的綜合性能，制備出適應(yīng)苛刻環(huán)境下的密封材料，降低成本，擴(kuò)大應(yīng)用范圍具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1、實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1、原材料

　　實(shí)驗(yàn)所用的氟橡膠FE2601、三元乙丙橡膠、炭黑為晨光化工研究院生產(chǎn)，工業(yè)級(jí)；過氧化二異丙苯(DCP)、三烯丙基異三聚氰酸酯(TAIC)為上海化學(xué)試劑廠生產(chǎn)，工業(yè)級(jí)；雙酚AF、芐基三苯基氯化磷(BPP)為上海意超化工有限公司生產(chǎn)，工業(yè)級(jí)；氧化鎂、氫氧化鈣、氧化鋅、硬脂酸為成都科龍化工試劑廠生產(chǎn)，分析純。其他原料均為市售品。

　　1.2、主要設(shè)備與儀器

　　實(shí)驗(yàn)所用的XLB-400×400×2平板硫化機(jī)、SK-160開放式煉塑機(jī)為上海齊才液壓機(jī)械有限公司生產(chǎn)；Lx-A橡膠邵爾A硬度計(jì)、MZ-4061阿克隆磨耗試驗(yàn)機(jī)、MZ-4102沖片機(jī)為江都市明珠試驗(yàn)機(jī)械廠生產(chǎn)；WDW-1000為電子控制萬能試驗(yàn)機(jī)為濟(jì)南試金集團(tuán)生產(chǎn)；TST1101A-2B電熱鼓風(fēng)恒溫老化箱為成都特思特公司生產(chǎn)。

　　1.3、試樣制備

　　氟橡膠生膠經(jīng)開放式塑煉機(jī)塑煉，待生膠包輥后，加入三元乙丙橡膠和硬脂酸混煉。隨后依次加入氧化鎂、氧化鋅、炭黑等填料，薄通5次，打三角包，下片。混煉膠在干燥皿中靜置24h后，使用平板硫化機(jī)進(jìn)行一段硫化，硫化條件170℃×12min。

　　1.4性能測(cè)試

　　(1)力學(xué)性能測(cè)試：邵氏硬度按GB/T531-92測(cè)試；拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長率按GB/T528-1998測(cè)試；

　　(2)磨耗性能測(cè)試：磨耗體積按GB/T1689-1998測(cè)試；

　　(3)耐介質(zhì)性能測(cè)試：將試樣分別浸泡于煤油(70℃×24h)，20%HCl溶液(50℃×24h)，30%NaOH溶液(50℃×24h)，然后測(cè)試其力學(xué)性能和質(zhì)量變化率；

　　(4)老化性能測(cè)試：將試樣放置于老化箱中進(jìn)行熱空氣老化實(shí)驗(yàn)，按GB/T3512-89測(cè)試橡膠的老化性能，測(cè)試條件為160℃×24h。

2、結(jié)果與討論

　　2.1、并用膠硫化體系的選擇

　　DCP/TAIC硫化體系對(duì)EPDM為常規(guī)自由基硫化。對(duì)氟橡膠的交聯(lián)包括2個(gè)階段：(1)通過加熱使過氧化物分解產(chǎn)生自由基，然后吸收聚合物鏈中叔碳原子上的H或交聯(lián)點(diǎn)結(jié)構(gòu)單元上的活性原子，形成聚合物自由基；(2)聚合物自由基直接或者通過自由基捕捉劑的媒介作用來形成交聯(lián)鍵。但是由于氟橡膠分子為飽和結(jié)構(gòu)，形成自由基數(shù)量有限，過氧化物硫化體系對(duì)其硫化效率通常較低。

　　雙酚AF/BPP硫化體系不能硫化EPDM。硫化氟橡膠時(shí)，雙酚與金屬氧化物反應(yīng)形成酚離子，然后與四烷基膦離子或胺離子分別形成堿性中間體，這些中間體和聚合物有一定的相容性，從聚合物主鏈上吸收一個(gè)HF后形成一個(gè)雙鍵，雙鍵經(jīng)過重排，然后第二個(gè)HF又從主鏈上脫去而形成二烯，進(jìn)而通過自由基反應(yīng)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

　　采用DCP/TAIC硫化體系，可在2種橡膠之間形成共交聯(lián)結(jié)構(gòu)，提高界面結(jié)合力和相容性，但氟橡膠難以充分硫化，而雙酚AF/BPP硫化體系不能硫化EPDM。為了確定并用膠適宜的硫化體系，對(duì)于僅采用過氧化物硫化體系(DCP/TAIC)及采用雙硫化體系的硫化膠的物理機(jī)械性能進(jìn)行了考察，其結(jié)果如表1所示。

表1 硫化體系對(duì)FKM/EPDM硫化膠力學(xué)性能的影響

　　可知，雙硫化體系硫化膠力學(xué)性能優(yōu)于DCP/TAIC硫化體系。因此，雙硫化體系對(duì)并用膠更為適宜。

　　2.2、FKM/EPDM配比對(duì)硫化膠性能的影響

　　加入EPDM可以改善FKM的耐低溫性能和加工性能，并降低成本，但在一定程度上會(huì)使并用膠極性降低，影響其耐油、耐高溫、耐磨等性能。不同配比FKM/EPDM(7:1，3:1，5:3，1:1)硫化膠的性能如表2所示。

表2 FKM/EPDM配比對(duì)硫化膠性能的影響

結(jié)論

　　(1)采用雙酚AF/過氧化物雙硫化體系硫化FKM/EPDM，能夠獲得綜合性能較好的硫化膠，降低FKM成本，拓寬其應(yīng)用范圍。

　　(2)FKM/EPDM并用膠的配比為3:1時(shí)，能夠在保證FKM性能的基礎(chǔ)上充分發(fā)揮EPDM的優(yōu)勢(shì)，改善FKM的性能，降低成本。

　　(3)高活性的氧化鎂的加入，延遲硫化反應(yīng)時(shí)間，減少分子鏈的降解，其最佳用量是1.5%。

　　(4)雙硫化體系為FKM/EPDM復(fù)合密封材料適宜的硫化體系，其較佳的基礎(chǔ)配方為：雙酚AF2.5%，BPP0.4%，DCP1.5%，TAIC4%。