NBR5080改性及耐高温航空介质性研究

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为改善航空丁腈橡胶NBR5080的耐高温介质性,本研究采用不同气氛低温等离子体(LTP)对NBR5080和PTFE薄膜进行了表面改性,制备了PTFE薄膜包覆NBR5080的改性橡胶材料,对NBR5080和改性NBR5080在100℃RP-3航空煤油、HP-8B航空润滑油及热氧环境中进行180 d的人工加速老化实验,然后分析表征了2种材料物理、力学性能,耐热性,表面特性,最后对这2种材料的使用寿命进行了预测和评价。对NBR5080采用不同气氛、不同参数进行LTP处理,发现:3种气氛均能改善NBR5080的表面润湿性。Ar气氛LTP处理效果优于O2和空气,Ar气氛LTP处理在100 W、600 s、30 Pa的处理工艺参数下,NBR5080水的静态接触角由91°降到25°,表面粗糙度由16.37 nm提高到97.78 nm;等离子体处理在NBR5080的表面引入了含氧活性基团,NBR5080与PTFE的剥离强度由0 N?m-1提高到44.2 N?m-1;LTP改性效果存在时效性,Ar气氛的处理效果降低最明显。对NBR5080和改性NBR5080的耐高温油介质实验发现:由于NBR5080吸油和溶胀,其质量、尺寸、压缩永久变形增加,改性NBR5080在RP-3和HP-8B中,质量、尺寸、硬度变化不明显;NBR5080的拉伸强度和断裂伸长率下降明显,改性NBR5080的拉伸强度先下降,120 d后有小幅上升,断裂伸长率下降较慢;NBR5080的热稳定性降低;实验90 d后,NBR5080试样表面出现空洞,拉伸断裂形式由韧性断裂转变为韧-脆断裂,改性NBR5080试样的拉伸断裂形式仍为韧性断裂。耐热氧老化行为研究发现:NBR5080质量、尺寸减小,硬度升高,改性NBR5080质量、尺寸、硬度变化不大;NBR5080的拉伸强度上升,断裂伸长率下降幅度较大,改性NBR5080拉伸强度逐渐降低,断裂伸长率下降较慢;NBR5080的耐高温性降低,耐寒性下降,改性NBR5080的耐寒性提高;NBR5080试样表面有空洞生成,表面O元素的相对含量先升高后下降,120 d后NBR5080的拉伸断裂形式由韧性断裂转变为脆性断裂,而改性NBR5080拉伸断裂行为仍为韧性断裂。总之,未改性的NBR5080呈现了一定程度的老化现象。以断裂伸长率为性能评价指标,通过动力学曲线直线画法预测了改性和未改性NBR5080的使用寿命,计算得到:NBR5080在100℃的HP-8B、热氧、RP-3中使用寿命分别为46.14、50.63、70.42 d;改性NBR5080在100℃的HP-8B、热氧及RP-3环境中的使用寿命分别为123.98、115.12、124.66 d。可见,表面包覆PTFE薄膜后,可明显改善NBR5080的耐高温航空燃油介质、润滑油介质及热氧环境;且明显延长了NBR5080的高温使用寿命。
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