民用飞机硅橡胶老化性能研究及储存寿命预测

采用加速老化试验方法对民用飞机硅橡胶的老化性能进行研究。分别考察了拉伸强度、撕裂强度和压缩永久变形在不同温度下性能随时间变化规律,利用Arrhenius方程预测了硅橡胶的储存寿命。硅橡胶的储存寿命随环境温度上升而下降。环境温度为23℃时,硅橡胶的拉伸强度和撕裂强度寿命均大于100年,压缩永久变形寿命为39年。硅橡胶储存寿命研究不仅能够对橡胶制品剩余储存寿命进行预测,指导储存环境,还为橡胶制品使用寿命提供参考依据。     

氟硅橡胶老化及贮存性能研究

采用热空气老化方法研究了国产氟硅橡胶的老化与贮存性能。分别考察了氟硅橡胶自由状态下的撕裂强度和形变状态下的压缩永久变形在不同温度下随时间的性能变化规律;利用Arrhenius方程,预测了国产氟硅橡胶在室温下的贮存性能。结果表明,随老化温度的升高和时间的延长,撕裂强度和压缩永久变形性能均下降,但相比压缩永久变形,其撕裂强度的耐老化性能较好些;在23℃下贮存20年后,氟硅橡胶仍具有良好的撕裂强度和压缩回弹性。     

航空发动机常用橡胶的热空气老化研究

利用热空气老化理论研究在航空发动机中主要使用的氟橡胶（牌号FX-17）和氟醚橡胶（牌号FM-1）在高温下的老化寿命。利用阿伦尼乌斯方程拟合压缩永久变形性能变化与老化时间的关系,建立在贮存温度下的老化动力学方程,估测两种橡胶在常温下的贮存寿命。试验结果具有较好的线性关系和相关性。氟醚橡胶在长时间贮存情况的形变保持率优于氟橡胶。     

自然环境贮存条件下氟硅橡胶的寿命预测

对氟硅橡胶材料在全国5个典型气候地区万宁、漠河、敦煌、西双版纳和济南进行了库内贮存试验,分析了不同地区自然老化过程和受力状态(压缩率为25%)下材料力学性能的变化情况。结果表明,压缩永久变形保留率可以作为老化寿命的参考指标,以此建立了5个地区氟硅橡胶受力状态下的贮存寿命方程,利用二分法和线性回归估计确定了氟硅橡胶库内贮存寿命方程中的相关参数,并以压缩永久变形保留率下降到50%作为材料的老化指标,在95%的置信水平下,预测出5个地区氟硅橡胶的寿命由短到长依次为:西双版纳419 d、万宁944 d、济南1 043 d、敦煌2 031 d、漠河3 330 d。     

基于Kinetics状态转移模型的丁腈橡胶老化建模

针对丁腈橡胶(NBR)材料密封性能的退化预测问题,提出了基于橡胶宏观力学性能变化与分子链断裂、交联等微观机理相关联的数学模型。利用Kinetics动态状态转移模型,选择氧化交联和大分子断链为两个主要微观缺陷,采用缺陷状态的混合产生模式表征橡胶静态宏观力学性能衰退趋势,建立了NBR老化模型。利用NBR热氧加速老化试验得到的不同温度下压缩永久变形保持率退化数据,通过对比现有橡胶退化模型验证了基于所建橡胶老化模型的有效性。基于缺陷状态转移的橡胶性能老化建模过程为橡胶性能老化分析提供了一种新方法,有利于各类橡胶老化寿命的评估研究。     

飞机用硅橡胶材料加速老化试验及寿命评估研究

为研究飞机用硅橡胶材料的耐老化性能及贮存寿命,采用热空气加速老化的试验方法,基于阿累尼乌斯方程对橡胶材料的寿命进行了评估。试验结果表明,该硅橡胶材料压缩永久变形性能对热老化最为敏感,在使用温度为60℃,老化性能指标为临界值0. 6时,该硅橡胶的寿命为12年。     

低苯基硅橡胶压缩永久变形性能的研究

比较了不同捏合工艺下热硫化低苯基硅橡胶的压缩永久变形性能。发现捏合时间对低苯基硅橡胶的压缩永久变形性能有显著影响。随着捏合时间的延长,压缩永久变形性能先降后增,当捏合时间达到150 min时,压缩永久变形性能趋于稳定;继续延长捏合时间,压缩永久变形性能变大;随着热空气老化温度的升高,低苯基硅橡胶的压缩永久变形变大,在300℃×12 h条件下压缩永久变形可达100%,基本丧失了回弹能力;随着热空气老化时间的增加,低苯基硅橡胶压缩永久变形变大,在200℃×1 200 h、250℃×72 h、300℃×12 h老化后,低苯基硅橡胶的压缩永久变形达到100%,基本丧失了回弹能力。     

易磨耗硅橡胶的老化性能

制备了具有易磨耗特性的低密度硅橡胶,考察了在不同温度下硅橡胶的力学性能随时间的变化。对硅橡胶的热老化反应动力学进行了研究,得到老化动力学方程和老化反应速率常数与温度之间的关系,可用于预测硅橡胶的耐热性能和使用寿命。硅橡胶的使用寿命随环境温度升高而降低,25℃时其使用寿命约为3 985 d,可在室温下长时间使用。     

硅橡胶泡沫材料的热氧老化机理研究

采用加速老化试验方法对硅橡胶泡沫材料的热氧老化性能进行了研究,获得了不同老化温度及老化时间对硅橡胶泡沫材料压缩永久变形及压缩位移—载荷曲线的影响规律。从理论上分析了硅橡胶主链结构在热氧老化过程中的变化,并结合硅橡胶泡沫材料的微观泡孔结构变化,提出了硅橡胶泡沫材料的热氧老化机理。     

硅橡胶密封材料热氧老化研究

采用加速老化试验方法对硅橡胶密封材料的热氧老化性能进行了研究,获得了不同老化温度及老化时间对硅橡胶力学性能和交联结构的影响规律。研究结果表明,硅橡胶在热空气中老化时随老化温度的升高和老化时间的延长,材料的拉伸强度、拉断伸长率降低,100%定伸应力、硬度、压缩永久变形增大。材料的交联密度增加,表明硅橡胶在热氧老化过程中交联占主要优势。     

丙烯酸酯类助交联剂在硅橡胶中的应用

研究了丙烯酸酯类助交联剂对硅橡胶硫化性能、力学性能、粘弹性能的影响。结果表明,助交联剂显著降低了硅橡胶的硫化时间、撕裂强度,明显提高了硫化胶的硬度、拉伸永久变形、模量和损耗因子,使硅橡胶在宽温域内的阻尼性能、模量稳定性得到极大的改善,为准恒模量阻尼硅橡胶的研究提供了新的方向。     

实验室烘箱加速老化下硅橡胶的存储寿命预测

采用实验室烘箱加速老化,研究了硅橡胶力学性能变化情况,利用二分法和线性回归估计分析确定了硅橡胶老化寿命方程和阿累尼乌斯方程中相关参数的值。以拉伸强度保留率作为老化指标,建立了硅橡胶室温存储条件下的寿命预测方程,并以拉伸保留率下降到80％作为老化指标,推测出在95％的置信水平下,硅橡胶的存储寿命为26．46年。     

周期载荷下的阻尼硅橡胶动态粘弹性研究

研究了阻尼硅橡胶的非线性粘弹行为及在周期载荷下的动态粘弹性能变化。结果表明,在周期性载荷作用下,阻尼硅橡胶表现出非线性粘弹行为,且在疲劳后此种非线性特征更为明显;阻尼硅橡胶的疲劳过程分为3个阶段,分别为模量稳定阶段、微观损伤阶段及宏观损伤阶段;达到第3阶段时,基本可以判定硅橡胶材料达到了疲劳损伤寿命。     

热氧老化对硅橡胶发泡材料泡孔结构与性能的影响

采用热氧加速老化的方法研究了硅橡胶发泡材料（SRF）的老化性能,探究了不同老化时间对SRF材料的泡孔结构和性能的影响规律。结果表明,不同密度SRF的泡孔结构不同,密度较大的SRF泡孔尺寸较小,泡孔壁较厚,闭孔比例较大。在热氧老化过程中,随着老化时间的延长,泡孔结构逐渐遭到破坏;当老化时间相同时,密度越大的SRF泡孔结构遭到的破坏情况越严重。此外,结合SRF的泡孔微观结构和性能来看,SRF泡孔结构的破坏会导致其压缩永久变形率和应力损失率升高。     

硅橡胶材料在不同压缩位移下的疲劳寿命研究

以硅橡胶为研究对象,依据裂纹增长特性,计算得出硅橡胶的疲劳寿命估算法则,即疲劳寿命与压缩位移近似成反比,并通过压缩位移分别为2 mm、4 mm、6 mm和8 mm,动态变形为±2.8 mm的疲劳试验验证这一结论。试验结果表明,具有一定阻尼性能的硅橡胶材料疲劳寿命与压缩位移近似成反比。在实际的工程应用中,可以采用增加压缩位移的方法加速硅橡胶的疲劳试验。     

碳纳米管增强丁腈橡胶的性能研究

研究了碳纳米管用量对丁腈橡胶硫化特性、力学性能、高温拉伸性能、导热性能、耐磨性能、压缩疲劳性能和动态力学性能的影响,并通过扫描电子显微镜观察碳纳米管在橡胶中的分散情况。结果表明：随着碳纳米管含量的增加,胶料的最小扭矩和最大扭矩逐渐增大,焦烧时间和正硫化时间逐渐减少;拉伸强度和撕裂强度均是先提高后降低,拉断伸长率逐渐降低,100%定伸应力和300%定伸应力显著提高;高温拉伸性能中,性能保持率逐渐提高;导热系数逐渐提高,DIN磨耗体积逐渐降低;静压缩率逐渐降低,永久变形和疲劳温升逐渐增加。在动态力学性能中,加入碳纳米管后,橡胶的损耗因子峰值降低,储能模量在温度较低时较小。由扫描电子显微镜观察拉伸试样断面可知,碳纳米管在橡胶中整体分散均匀,局部存在团聚现象。     

苯基硅橡胶分子结构与耐高温性能关系的试验与模拟

通过试验与分子模拟相结合的方法研究了单苯基硅橡胶和二苯基硅橡胶分子结构对其耐高温性能的影响。结果表明,在400 ℃高温老化前期,二苯基硅橡胶体系和单苯基硅橡胶体系的硬度、力学性能及耐高温性能差别不明显,而经过10次400 ℃高温循环老化后,二苯基硅橡胶体系力学性能与质量保持率更高,耐高温性能更好。此外,分子模拟结果证实了在675 K下二苯基硅橡胶中苯基链段的Si—O解离能更高,二苯基硅橡胶体系的位阻效应更强,自由体积分数更小,与氧气接触的概率更低,在长期的高温环境中具有更高的热稳定性。     

电力封堵用缩合型硅橡胶泡沫防火材料的制备及性能

研究了不同黏度和用量的乙烯基硅油、具有不同形态的防火填料对脱氢缩合型硅橡胶泡沫材料泡孔结构及防火性能的影响,使用橡胶加工分析仪表征了硅橡胶发泡过程中的发泡速率和交联速率,同时考察了氢氧化铝、云母、硅灰石3种填料对硅橡胶泡沫材料防火性能的影响。结果表明,不加入乙烯基硅油时,硅橡胶泡沫材料的储能模量较低,泡孔以闭孔结构为主;乙烯基硅油的加入提高了硅橡胶泡沫材料的交联速率和储能模量,使之形成较多的开孔结构,同时对硅橡胶泡沫材料泡孔尺寸分布也有影响;加入片状云母容易造成泡孔的坍塌或破裂,但是经火焰烧蚀后泡孔结构和烧蚀面的完整性保持较好,所形成的完整的陶瓷化阻隔层可起到较好的防火作用,而加入氢氧化铝和硅灰石后硅橡胶泡沫材料烧蚀后开裂比较严重。     

高压海水介质对丁腈橡胶性能的影响

研究高压海水介质对丁腈橡胶(NBR)各项性能的影响。结果表明:随着浸泡时间的延长,NBR硫化胶的质量变化率呈增大趋势;拉伸强度和拉断伸长率呈减小趋势;压缩疲劳温升和压缩永久变形减小,且老化温度越高,压缩疲劳温升和压缩永久变形越小;阻尼性能降低,且老化温度越高,阻尼性能越差。