【摘 要】
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硅橡胶具有优异的弹性和耐高低温交变等性能,广泛的用作航空航天领域中的密封材料,随着航空航天工程的发展,硅橡胶密封性不足的问题逐渐突出,因此对硅橡胶密封材料的制备与性能研究具有重要意义。本文以甲基乙烯基硅橡胶为橡胶生胶,首先通过改变硫化剂、补强填充剂、结构控制剂的含量优化硅橡胶补强配方,然后采用Fe2O3、生物质石墨烯微片和碳纳米管对硅橡胶进行耐热老化改性,并采用滑石粉、石墨粉和26型氟橡胶对硅橡胶
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硅橡胶具有优异的弹性和耐高低温交变等性能,广泛的用作航空航天领域中的密封材料,随着航空航天工程的发展,硅橡胶密封性不足的问题逐渐突出,因此对硅橡胶密封材料的制备与性能研究具有重要意义。本文以甲基乙烯基硅橡胶为橡胶生胶,首先通过改变硫化剂、补强填充剂、结构控制剂的含量优化硅橡胶补强配方,然后采用Fe2O3、生物质石墨烯微片和碳纳米管对硅橡胶进行耐热老化改性,并采用滑石粉、石墨粉和26型氟橡胶对硅橡胶进行低渗透改性。在硅橡胶密封材料的补强研究中,分别研究了硫化剂过氧化二异丙苯（DCP）、白炭黑和结构控制剂对硅橡胶力学性能、耐热老化性能等的影响。DCP的研究结果表明:随着DCP的添加量从0.4phr增加到1.6phr,样品室温及250℃×48h老化后的拉伸强度先上升后下降;DCP的最佳添加量为1.0phr,其样品的室温拉伸强度和老化后拉伸强度保持率可达7.66MPa和64%。白炭黑补强研究结果表明:气相白炭黑的补强效果最好;气相白炭黑的最佳填充量为45phr,其样品老化前和250℃×48h老化后的拉伸强度分别可达7.66MPa和4.87MPa,压缩永久变形为21%。结构控制剂的研究表明:采用羟基硅油/六甲基二硅氮烷复配材料的综合性能更好,当结构控制剂总量为9phr时,羟基硅油与六甲基二硅氮烷的最佳比例为1:1,其硫化样品的室温拉伸强度可达7.36MPa,经250℃×48h的老化后,样品的拉伸强度保持率及断裂伸长保持率分别可达71%和21%。综合比较,硅橡胶的最佳补强配方为:硅橡胶生胶100phr、气相白炭黑45phr、羟基硅油4.5phr、六甲基二硅氮烷4.5phr,DCP1.0phr。在硅橡胶的耐热老化改性研究中,对比研究了Fe2O3、生物质石墨烯微片和碳纳米管对硅橡胶性能的影响。结果表明:Fe2O3、生物质石墨烯微片和碳纳米管均可显著增强硅橡胶的耐热老化性能;与Fe2O3和生物质石墨烯微片相比,碳纳米管具有最好的耐热补强效果;碳纳米管的最优添加量为0.9phr,其样品经300℃×12h的老化后,拉伸强度可达5.36MPa,相比于空白样品、添加最佳量Fe2O3和最佳量生物质石墨烯微片的样品可分别提高105%、9%和17%。在硅橡胶密封材料的低渗透改性研究中,分别采用了滑石粉和石墨粉填充改性和氟/硅橡胶共混改性两种路线。填充改性研究表明:改性滑石粉、改性石墨粉均可明显提升硅橡胶的气密性,而且添加改性石墨粉的样品综合性能优于添加改性滑石粉的样品;改性石墨粉的最优填充量为15phr,样品的气体渗透参数为5.16×10-15mol·m/（m2·s·Pa）,比空白样降低了26%。氟/硅橡胶共混改性研究表明:氟/硅橡胶共混对硫化胶渗透性的降低效果显著优于改性滑石粉和改性石墨粉的效果;固定生胶总量为100phr,氟橡胶共混比为30%时,共混胶的综合性能最好;其样品的200%定伸应力相比于未共混的样品可提升38%,耐油体积变化和气体渗透参数可分别降低12%和45%。
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