本發(fā)明屬于改性羧基亞硝基氟密封橡膠
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種含有納米鉆石烯的羧基亞硝基氟密封橡膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
：四氧化二氮由于具有存儲(chǔ)穩(wěn)定性強(qiáng)、綜合性能優(yōu)良的特性而作為液態(tài)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)劑，雖然四氧化二氮性能優(yōu)良，但是四氧化二氮具有強(qiáng)氧化性，與大部分金屬和非金屬材料均不相容，為了解決運(yùn)輸這種強(qiáng)氧化劑的管路密封問題，首要問題是要求選擇一種具有與之長(zhǎng)期相容的密封材料。橡膠材料具有密封用途所需的高彈性，是密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)首選的密封材料。橡膠密封件具有結(jié)構(gòu)及制造安裝工藝簡(jiǎn)單，密封性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域尤其是在航空領(lǐng)域。目前國(guó)內(nèi)外研制成功的能夠與四氧化二氮相容的橡膠密封材料很少，只有氟醚橡膠和羧基亞硝基氟橡膠(cnr)兩種，其中應(yīng)用最為廣泛的橡膠密封材料為羧基亞硝基氟橡膠。亞硝基類氟橡膠是指主鏈上含有n-o結(jié)構(gòu)的一種氟橡膠，其結(jié)構(gòu)有二元亞硝基氟橡膠和三元亞硝基氟橡膠(cnr)，二元亞硝基氟橡膠由于硫化困難，未能獲得實(shí)際應(yīng)用，三元亞硝基氟橡膠(cnr)由于引入了交聯(lián)單體，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)亓蚧瘎┻M(jìn)行硫化而獲得良好地綜合性能，在航天領(lǐng)域獲得了主要應(yīng)用。三元亞硝基氟橡膠(cnr)的結(jié)構(gòu)式如下：由結(jié)構(gòu)式可以看出，這種橡膠分子具有如下特點(diǎn)：(1)碳原子完全氟化，因此較一般氟橡膠具有更高的化學(xué)穩(wěn)定性；(2)主鏈中含有大量n-o鏈節(jié)，從而賦予亞硝基氟橡膠優(yōu)于普通氟橡膠的低溫性能；(3)分子中鹵素含量高，又不含c-h鍵，在高溫裂解時(shí)會(huì)放出氣體(cof2及cf2=ncf2)能熄滅火焰，在純氧中也不會(huì)燃燒；(4)主鏈中n-o鍵的鍵能較低，易高溫裂解，耐熱性較差。由于羧基亞硝基氟橡膠主鏈中n-o鍵的鍵能較低，使得氟橡膠存在耐熱性較差、機(jī)械性能較弱、抗老化性能弱等缺點(diǎn)，導(dǎo)致其使用壽命較短。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種含有納米鉆石烯的羧基亞硝基氟密封橡膠及其制備方法，所得密封橡膠機(jī)械性能優(yōu)異、耐腐蝕、高導(dǎo)熱，無(wú)毒副作用。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種含有納米鉆石烯的羧基亞硝基氟密封橡膠，由以下重量份數(shù)的原料制成：cnr生膠90-100、三氟乙酸鎘0.1-5、氟化鉻0.1-10、納米鉆石烯0-25；其中三氟乙酸鎘為硫化劑，氟化鉻為促進(jìn)劑，納米鉆石烯為補(bǔ)強(qiáng)填料。進(jìn)一步的，所述的納米鉆石烯需經(jīng)過(guò)以下步驟處理后使用：1）選料：納米鉆石烯選用四種不同粒度：50nm、100nm、200nm、250nm，質(zhì)量比控制為1~2∶2~3∶3~4∶4~5；2）攪拌混料：將步驟（1）中的納米鉆石烯原料倒入三維混料機(jī)中進(jìn)行混料，混料時(shí)間5min～30min；3）超聲波堿洗：將步驟（2）所得納米鉆石烯原料放入安裝有超聲波發(fā)生器的堿洗槽中旋轉(zhuǎn)攪拌清洗，超聲波頻率為30～40khz，堿洗池中為濃度為3%的無(wú)泡型金屬清洗劑溶液，堿洗液溫度45～55℃之間，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速25～35rpm，清洗時(shí)間25～35min；4）超聲波清洗：清洗分兩步進(jìn)行，先熱清洗后冷清洗，超聲波頻率均為30～35khz，清洗液為去離子水；首先將步驟（3）所得納米鉆石烯原料放入盛有去離子水的容器中旋轉(zhuǎn)攪拌熱清洗，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速15～25rpm，攪拌時(shí)間20～25min，水溫40～50℃，熱清洗后在常溫下進(jìn)行冷清洗，反復(fù)超聲波清洗，每次超聲5～10min，超聲結(jié)束后測(cè)量上層清液ph值，直至ph為7為止；5）酸洗活化：酸洗液為體積比為1:10的濃鹽酸和濃硫酸混合溶液，溫度為常溫，將步驟（4）所得納米鉆石烯放入酸洗溶液中旋轉(zhuǎn)攪拌活化，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速10～15rpm，攪拌時(shí)間10～15min；6）超聲波水洗：超聲波水洗為常溫清洗，超聲波頻率均為30～35khz，水洗液為去離子水，將步驟（5）所得納米鉆石烯加入去離子水中旋轉(zhuǎn)攪拌清洗，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速15～25rpm，攪拌時(shí)間10～15min，測(cè)量上層清液ph值，反復(fù)清洗直至ph為7為止；7）烘干：將步驟（6）所得納米鉆石烯進(jìn)行烘烤，烘烤工藝采用階梯式烘烤工藝，以2℃/min升溫速率先自常溫升溫至60℃后恒溫保溫30min，再升溫至80℃后恒溫保溫30min，再升溫至120℃后恒溫保溫60min，再升溫至180℃后恒溫保溫2～4h，然后自然冷卻到常溫待用；8）納米鉆石烯的表面改性：先將硅烷偶聯(lián)劑kh-550溶于乙醇溶液中，然后按照納米鉆石烯重量的5%加入到步驟（7）所得納米鉆石烯中，超聲分散，超聲頻率為45～60khz，超聲時(shí)間為10～30min，然后將均勻混合后的混合物放入烘箱中烘干，烘干溫度為100～120℃，烘干時(shí)間為1～4h。進(jìn)一步的，所述步驟（4）中的納米鉆石烯需浸沒在去離子水中。一種含有納米鉆石烯的羧基亞硝基氟密封橡膠的制備方法，包括以下步驟：a、將所需質(zhì)量分?jǐn)?shù)的cnr生膠、納米鉆石烯、氟化鉻、三氟乙酸鎘按順序加入到雙輥筒開煉機(jī)中進(jìn)行混煉；b、將混煉后的原料加入到硫化機(jī)中進(jìn)行硫化。進(jìn)一步的，所述步驟a中前輥筒轉(zhuǎn)速控制在24±1rpm，輥筒速比為前輥轉(zhuǎn)速∶后輥轉(zhuǎn)速為1.0∶1.4，兩輥筒間隙控制在1.1±0.2～2.0±0.2mm，前輥溫度控制在70～90℃，后輥溫度控制在70～90℃。進(jìn)一步的，所述步驟b中硫化分兩段硫化工藝進(jìn)行，一段硫化在150t平板硫化機(jī)上進(jìn)行，二段硫化在烘箱中進(jìn)行高溫烘烤硫化；一段硫化的工藝參數(shù)為：硫化溫度為130℃，硫化壓力為15mpa，硫化時(shí)間為1h；二段硫化的工藝參數(shù)為：升溫速率控制在1℃/min，先由常溫升溫到60℃保溫2～3h，再由60℃升溫到80℃保溫3～4h，再由80℃升溫到120℃保溫5～6h，再由120℃升溫到180℃，24h。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）由于納米鉆石烯具有高硬度、高強(qiáng)度、導(dǎo)熱性良好，利于散熱的優(yōu)點(diǎn)，與氟橡膠結(jié)合使用可有效提高復(fù)合橡膠的邵爾a硬度，不易引起橡膠在高溫下的變形導(dǎo)致的密封性能減弱；（2）納米鉆石烯的特性可以有效提高復(fù)合橡膠的拉伸強(qiáng)度以及拉斷伸長(zhǎng)率，有效地降低壓縮永久變形率，延長(zhǎng)了本發(fā)明密封橡膠的使用壽命；（3）本發(fā)明的密封橡膠氣密性在常溫及高溫下氣密性均良好；（4）納米鉆石烯無(wú)毒副作用，使得本發(fā)明的密封橡膠使用更加安全；（5）本發(fā)明的密封橡膠配方簡(jiǎn)單、制備工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境污染小。附圖說(shuō)明圖1是不同納米鉆石烯含量的羧基亞硝基氟密封橡膠的邵爾a硬度圖；圖2是不同納米鉆石烯含量的羧基亞硝基氟密封橡膠的拉伸強(qiáng)度σ圖；圖3是不同納米鉆石烯含量的羧基亞硝基氟密封橡膠的拉斷伸長(zhǎng)率δ圖；圖4是不同納米鉆石烯含量的羧基亞硝基氟密封橡膠的壓縮永久變形率ε圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1一種含有納米鉆石烯的羧基亞硝基氟密封橡膠，由以下重量份數(shù)的原料制成(單位為g，配料時(shí)采用質(zhì)量比例)：cnr生膠100、三氟乙酸鎘5、氟化鉻10、納米鉆石烯25；其中三氟乙酸鎘為硫化劑，氟化鉻為促進(jìn)劑，納米鉆石烯為補(bǔ)強(qiáng)填料；其中，納米鉆石烯需經(jīng)過(guò)選料、攪拌混料、超聲波堿洗、超聲波清洗、酸洗活化、超聲波水洗、烘干、表面改性處理以后使用，首先選用50nm、100nm、200nm、250nm的納米鉆石烯，按照質(zhì)量比為1∶2∶3∶4的納米鉆石烯原料倒入三維混料機(jī)中混料5min，然后將所得納米鉆石烯原料放入安裝有超聲波發(fā)生器的堿洗槽中旋轉(zhuǎn)攪拌清洗，超聲波頻率為30khz，堿洗池中為濃度為3%的無(wú)泡型金屬清洗劑溶液，堿洗液溫度45℃，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速25rpm，清洗時(shí)間25min；然后再進(jìn)行超聲波清洗，清洗分兩步進(jìn)行，先熱清洗后冷清洗，超聲波頻率均為30khz，清洗液為去離子水，納米鉆石烯需浸沒在去離子水中；首先將超聲波堿洗所得納米鉆石烯原料放入盛有去離子水的容器中旋轉(zhuǎn)攪拌熱清洗，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速15rpm，攪拌時(shí)間20min，水溫40℃，熱清洗后在常溫下進(jìn)行冷清洗，反復(fù)超聲波清洗，每次超聲5min，超聲結(jié)束后測(cè)量上層清液ph值，直至ph為7為止；再進(jìn)行酸洗活化，酸洗液為體積比為1:10的濃鹽酸和濃硫酸混合溶液，溫度為常溫，將超聲波清洗所得納米鉆石烯放入酸洗溶液中旋轉(zhuǎn)攪拌活化，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速10rpm，攪拌時(shí)間10min；再進(jìn)行超聲波水洗，超聲波水洗為常溫清洗，超聲波頻率均為30khz，水洗液為去離子水，將酸洗活化所得納米鉆石烯加入去離子水中旋轉(zhuǎn)攪拌清洗，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速15rpm，攪拌時(shí)間10min，測(cè)量上層清液ph值，反復(fù)清洗直至ph為7為止；再進(jìn)行烘干操作，將超聲波水洗所得納米鉆石烯進(jìn)行烘烤，烘烤工藝采用階梯式烘烤工藝，以2℃/min升溫速率先自常溫升溫至60℃后恒溫保溫30min，再升溫至80℃后恒溫保溫30min，再升溫至120℃后恒溫保溫60min，再升溫至180℃后恒溫保溫2h，然后自然冷卻到常溫待用；最后對(duì)納米鉆石烯進(jìn)行表面改性，先將硅烷偶聯(lián)劑kh-550溶于乙醇溶液中，然后按照納米鉆石烯重量的5%加入到烘干所得納米鉆石烯中，超聲分散，超聲頻率為45khz，超聲時(shí)間為10min，然后將均勻混合后的混合物放入烘箱中烘干，烘干溫度為100℃，烘干時(shí)間為1h。一種含有納米鉆石烯的羧基亞硝基氟密封橡膠的制備方法，包括以下步驟：將秤取好的cnr生膠、經(jīng)過(guò)前處理的納米鉆石烯、氟化鉻、三氟乙酸鎘按順序加入到雙輥筒開煉機(jī)中進(jìn)行混煉；含有納米鉆石烯的羧基亞硝基氟密封橡膠的制備流程按照生膠–補(bǔ)強(qiáng)填料–促進(jìn)劑–硫化劑的制備工藝順序進(jìn)行混煉制備，整個(gè)混煉過(guò)程按照順序加料混煉，各個(gè)步驟均勻混合，均勻分散。整個(gè)混煉過(guò)程采用兩段混煉工藝，混煉過(guò)程在雙輥筒開煉機(jī)中進(jìn)行(φ160×320，上海機(jī)械技術(shù)研究所)，前輥筒(慢輥)轉(zhuǎn)速控制在(24±1)rpm，輥筒速比為前輥轉(zhuǎn)速：后輥轉(zhuǎn)速為1.0:1.4，兩輥筒間隙控制在(1.1±0.2)～(2.0±0.2)mm，前輥溫度控制在70～90℃，后輥溫度控制在70～90℃。混煉工藝過(guò)程需注意以下事項(xiàng)：1)根據(jù)配方，準(zhǔn)確稱取生膠以及各種添加劑；2)檢查開煉機(jī)輥筒以及接料盤上是否有雜物，如果有先清除雜物；3)開動(dòng)機(jī)器，檢查設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，通熱水預(yù)熱輥筒至規(guī)定的溫度，前輥溫度控制在70～90℃，后輥溫度控制在70～90℃；4)將輥筒間隙調(diào)至規(guī)定大小，根據(jù)煉膠量確定兩輥筒間隙控制在(1.1±0.2)～(2.0±0.2)mm之間，調(diào)整并固定擋膠板的位置；5)將cnr生膠沿輥筒的一側(cè)放入開煉機(jī)輥縫中，采用搗膠、打卷、打三角包等方法使得cnr生膠均勻連續(xù)地包于前輥，經(jīng)過(guò)2～3min的滾壓、翻煉，形成光滑無(wú)隙的包輥膠；6)依次將納米鉆石烯、氟化鉻、三氟乙酸鎘沿輥筒軸線方向均勻加入，每次加料后，左右3/4割刀兩次，每次割刀間隔20s；7)在接料盤上收料?；鞜捄蟮膹?fù)合膠料進(jìn)行硫化，硫化分兩段硫化工藝進(jìn)行，一段硫化在150t平板硫化機(jī)上進(jìn)行，二段硫化在烘箱中進(jìn)行高溫烘烤硫化；將混煉后的復(fù)合膠料加入到硫化機(jī)內(nèi)進(jìn)行一段硫化，一段硫化的工藝參數(shù)為：硫化溫度為130℃，硫化壓力為15mpa，硫化時(shí)間為1h；二段硫化的工藝參數(shù)為：升溫速率控制在1℃/min，先由常溫升溫到60℃保溫2h，再由60℃升溫到80℃保溫3h，再由80℃升溫到120℃保溫5h，再由120℃升溫到180℃保溫24h。制備出的含有納米鉆石烯的羧基亞硝基氟密封橡膠中納米鉆石烯的添加量為生膠量的25%。實(shí)施例2實(shí)施例2與實(shí)施例1的不同之處僅在于：含有納米鉆石烯的羧基亞硝基氟密封橡膠的配方為(單位為g，配料時(shí)采用質(zhì)量比例)：cnr生膠90、三氟乙酸鎘0.1、氟化鉻0.1，不添加納米鉆石烯；納米鉆石烯的前處理過(guò)程中，四種不同粒度質(zhì)量比2∶3∶4∶5，混料時(shí)間為30min，超聲波堿洗頻率為40khz，堿洗液溫度55℃，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速35rpm，清洗時(shí)間35min，超聲波清洗頻率35khz，熱清洗旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速25rpm，攪拌時(shí)間25min，水溫50℃，冷清洗每次超聲10min；酸洗活化階段的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速15rpm，攪拌時(shí)間15min；超聲波水洗階段頻率為35khz，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速25rpm，攪拌時(shí)間15min；烘干階段升溫到180℃后恒溫保溫4h；表面改性階段超聲分散的頻率為60khz，超聲時(shí)間30min，烘干溫度為120℃，烘干時(shí)間為4h，復(fù)合橡料在硫化階段中，二段硫化的工藝參數(shù)為：常溫升溫到60℃保溫3h，60℃升溫到80℃保溫4h，80℃升溫到120℃保溫6h。制備出的含有納米鉆石烯的羧基亞硝基氟密封橡膠中納米鉆石烯的含量為0。實(shí)施例3實(shí)施例3與實(shí)施例1的不同之處僅在于：含有納米鉆石烯的羧基亞硝基氟密封橡膠的配方為(單位為g，配料時(shí)采用質(zhì)量比例)：cnr生膠90、三氟乙酸鎘0.1、氟化鉻0.1，納米鉆石烯9，納米鉆石烯的前處理過(guò)程中，四種不同粒度質(zhì)量比2∶3∶4∶5，混料時(shí)間為20min，超聲波堿洗頻率為35khz，堿洗液溫度50℃，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速30rpm，清洗時(shí)間30min，超聲波清洗頻率33khz，熱清洗旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速20rpm，攪拌時(shí)間23min，水溫45℃，冷清洗每次超聲8min；酸洗活化階段的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速12rpm，攪拌時(shí)間12min；超聲波水洗階段頻率為32khz，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速20rpm，攪拌時(shí)間12min；烘干階段升溫到180℃后恒溫保溫3h；表面改性階段超聲分散的頻率為50khz，超聲時(shí)間20min，烘干溫度為110℃，烘干時(shí)間為2h，復(fù)合橡料在硫化階段中，二段硫化的工藝參數(shù)為：常溫升溫到60℃保溫2.5h，60℃升溫到80℃保溫3.5h，80℃升溫到120℃保溫5.5h。制備出的含有納米鉆石烯的羧基亞硝基氟密封橡膠中納米鉆石烯的添加量為生膠量的10%。實(shí)施例4實(shí)施例4與實(shí)施例1的不同之處僅在于：含有納米鉆石烯的羧基亞硝基氟密封橡膠的配方為(單位為g，配料時(shí)采用質(zhì)量比例)：cnr生膠95、三氟乙酸鎘3、氟化鉻5，納米鉆石烯15。制備出的含有納米鉆石烯的羧基亞硝基氟密封橡膠中納米鉆石烯的添加量為生膠量的15.7%。性能檢測(cè)：在性能檢測(cè)中納米鉆石烯的含量均為納米鉆石烯的添加量占生膠量的比值。邵爾a硬度：根據(jù)gb/t531-2008進(jìn)行檢測(cè)，采用數(shù)顯式邵爾a硬度計(jì)進(jìn)行測(cè)試，試樣厚度h為6mm，其檢測(cè)原理是具有一定形狀的鋼制壓針，在試驗(yàn)力的作用下垂直壓入試樣表面，當(dāng)壓足表面與試樣表面完全貼合時(shí)，壓針尖端面相對(duì)壓足面有一定的伸出長(zhǎng)度l，以l值的大小來(lái)表征邵氏硬度的大小，l值越大，表示邵氏硬度越低，反之越高。計(jì)算公式為：ha=100–l/0.025，ha為邵氏a硬度，通過(guò)硬度計(jì)cpu計(jì)算出邵氏a硬度。拉伸強(qiáng)度：根據(jù)gb/t528-2008進(jìn)行檢測(cè)，在橡膠拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)儀(tst-609b-s，特斯特)上進(jìn)行測(cè)試，拉伸速度為10mm/min。拉斷伸長(zhǎng)率：根據(jù)gb/t528-2008進(jìn)行檢測(cè)，在橡膠拉斷伸長(zhǎng)率檢測(cè)儀(glo2b，武漢國(guó)量?jī)x器有限公司)上進(jìn)行測(cè)試，拉伸速度為10mm/min。拉斷伸長(zhǎng)率表示試樣在拉斷時(shí)的位移值與原長(zhǎng)的比值。拉伸永久變形率：根據(jù)gb/t528-2008進(jìn)行檢測(cè)，在橡膠拉斷伸長(zhǎng)率檢測(cè)儀(glo2b，武漢國(guó)量?jī)x器有限公司)上進(jìn)行測(cè)試，在恒定延伸率的條件下進(jìn)行測(cè)試，拉伸速度為10mm/min。壓縮永久變形：根據(jù)gb/t7759-1996進(jìn)行檢測(cè)，壓縮永久變形是指被壓縮試樣(橡膠)在完全去掉引起其壓縮形變的力后所剩余的變形，用于判斷橡膠材料的交織密度等物性。測(cè)試原理：將已知高度的試樣，按照壓縮率要求壓縮到規(guī)定的高度，在規(guī)定的溫度下保持一定的時(shí)間，然后解除壓縮，將試樣在自由狀態(tài)下回復(fù)(30min)，測(cè)量試樣高度。壓縮率cs的計(jì)算方法：cs=(h0-h2)/(h0-h1)，h0為壓縮前的試樣高度，單位mm，h1為壓縮器的試樣高度，單位mm，h2為試樣回復(fù)后的高度，單位mm，本測(cè)試的條件為：70℃×24h，壓縮率為30%。耐介質(zhì)性能測(cè)試：根據(jù)gjb751.1-1989標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試介質(zhì)為液態(tài)n2o4，測(cè)試時(shí)間分別為7d，15d，30d，90d，180d。加速老化測(cè)試：根據(jù)gjb92-1986進(jìn)行測(cè)試，將壓縮率為20%(φ56×5mm)和30%(φ490×6.2mm)兩種密封件進(jìn)行氣密性檢查，檢查合格后將其投入90℃熱氧老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行老化22d后取出再次進(jìn)行氣密性檢查，檢查合格后再將其加注到n2o4中進(jìn)行介質(zhì)浸泡試驗(yàn)，分別浸泡1、3、6個(gè)月后進(jìn)行氣密試驗(yàn)。進(jìn)行氣密性試驗(yàn)時(shí)，先用酒精將密封裝置上的密封件和密封面擦洗干凈，再將密封件裝入密封槽中，裝上螺釘并均勻擰緊，將密封裝置和氣壓試驗(yàn)臺(tái)連接，在常溫下向密封裝置充入預(yù)定壓力的氣體，保壓30min后對(duì)比密封前后壓力表檢查氣密性。將常溫檢查氣密性合格的密封裝置放入溫度設(shè)定為250℃的試驗(yàn)槽中，保溫1h后，在此溫度下充入預(yù)定壓力的氣體，保壓30min后對(duì)比壓力表前后的變化檢查氣密性。氣密性試驗(yàn)條件如下表所示：從圖1中，我們可以明顯地看出，添加納米鉆石烯后的復(fù)合橡膠的邵爾a硬度有了非常明顯地提高，未添加納米鉆石烯的橡膠的邵爾a硬度約為64，隨著納米鉆石烯含量的提高，復(fù)合橡膠的硬度逐漸提高，且與納米鉆石烯的含量基本呈線性關(guān)系，當(dāng)納米鉆石烯的含量達(dá)到25%時(shí)，復(fù)合橡膠的邵爾a硬度最高，達(dá)到了約92，較未添加納米鉆石烯的復(fù)合橡膠而言，其邵爾a硬度提高了約44%，由此可見，納米鉆石烯的添加可以有效提高復(fù)合橡膠的硬度，這主要與納米鉆石烯的硬度高有關(guān)系。從圖2中，我們可以明顯地看出，添加納米鉆石烯后的復(fù)合橡膠的拉伸強(qiáng)度σ有了非常明顯地提高，未添加納米鉆石烯的橡膠的拉伸強(qiáng)度σ約為8.8mpa，當(dāng)納米鉆石烯的含量低于15%時(shí)，隨著納米鉆石烯含量的提高，復(fù)合橡膠的拉伸強(qiáng)度σ逐漸提高，當(dāng)納米鉆石烯的含量達(dá)到15%時(shí)，復(fù)合橡膠的拉伸強(qiáng)度σ約為15.4mpa，當(dāng)納米鉆石烯的含量達(dá)到20%時(shí)，復(fù)合橡膠的拉伸強(qiáng)度σ約為15.6mpa，較納米鉆石烯的含量為15%時(shí)，提高幅度不大，基本相同，當(dāng)納米鉆石烯的含量達(dá)到25%時(shí)，其拉伸強(qiáng)度σ反而下降，降低到約13.4mpa，由此可見，在一定范圍之內(nèi)，納米鉆石烯的添加可以有效提高復(fù)合橡膠的拉伸強(qiáng)度。從圖3中，我們可以明顯地看出，復(fù)合橡膠的拉斷伸長(zhǎng)率δ與納米鉆石烯的含量呈類似于拋物線形關(guān)系，在一定納米鉆石烯含量的范圍之內(nèi)，添加納米鉆石烯后的復(fù)合橡膠的拉斷伸長(zhǎng)率δ有了非常明顯地提高，未添加納米鉆石烯的橡膠的拉斷伸長(zhǎng)率δ約為321%，當(dāng)納米鉆石烯的含量低于20%時(shí)，隨著納米鉆石烯含量的提高，復(fù)合橡膠的拉斷伸長(zhǎng)率δ逐漸提高，當(dāng)納米鉆石烯的含量達(dá)到15%時(shí)，復(fù)合橡膠的拉斷伸長(zhǎng)率δ約為720%，當(dāng)納米鉆石烯的含量達(dá)到20%時(shí)，復(fù)合橡膠的拉斷伸長(zhǎng)率δ約為740%，較納米鉆石烯的含量為15%時(shí)，提高幅度不大，基本相同，且納米鉆石烯含量低于15%時(shí)，復(fù)合橡膠的拉斷伸長(zhǎng)率δ隨著納米鉆石烯含量的增加的增速較快，當(dāng)納米鉆石烯的含量達(dá)到25%時(shí)，其拉斷伸長(zhǎng)率δ反而下降，降低到約642%，由此可見，在一定范圍之內(nèi)，納米鉆石烯的添加可以有效提高復(fù)合橡膠的拉伸強(qiáng)度。這主要與納米鉆石烯的含量有關(guān)系，當(dāng)納米鉆石烯的含量在一定范圍之內(nèi)時(shí)，納米鉆石烯可以提高復(fù)合橡膠的拉伸強(qiáng)度，從而提高了拉斷伸長(zhǎng)率，同時(shí)與橡膠有機(jī)體形成聚合體，并作為新的塑性變形源，引發(fā)或自身產(chǎn)生塑性形變，從而提高拉斷伸長(zhǎng)率，同時(shí)納米鉆石烯與橡膠界面相互作用不完美，變形時(shí)發(fā)生界面滑移，從而提高拉斷伸長(zhǎng)率。從圖4中，我們可以明顯地看出，壓縮永久變形率ε與納米鉆石烯的含量呈類似于線性減弱的關(guān)系，隨著納米鉆石烯含量的增加，復(fù)合橡膠的壓縮永久變形率ε逐漸降低，不含納米鉆石烯時(shí)的復(fù)合橡膠的壓縮永久變形率ε為18.8%，隨著納米鉆石烯含量的不斷增加，復(fù)合橡膠的壓縮永久變形率ε逐漸降低，當(dāng)納米鉆石烯的含量達(dá)到25%時(shí)，復(fù)合橡膠的壓縮永久變形率ε降低到約為8.6%，低于10%，相比于未添加納米鉆石烯的復(fù)合橡膠而言，復(fù)合橡膠的壓縮永久變形率ε降低了約為54%，這主要與納米鉆石烯硬度高有關(guān)，納米鉆石烯硬度高，不易被壓縮。耐介質(zhì)性能以納米鉆石烯含量為20%的復(fù)合橡膠為例說(shuō)明。表二復(fù)合橡膠在液態(tài)n2o4中耐介質(zhì)性能參數(shù)介質(zhì)中浸泡時(shí)間(d)07153090180邵爾a硬度888682828080拉伸強(qiáng)度，mpa15.614.614.61413.813.8拉斷伸長(zhǎng)率，%740780783752752770壓縮永久變形率，%10.213.413.415.615.615.8上表為羧基亞硝基氟橡膠在液態(tài)n2o4中耐介質(zhì)性能參數(shù)，從上表中可以看出在長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月的介質(zhì)浸泡中，邵爾a硬度、拉伸強(qiáng)度都沒有發(fā)生明顯地變化，而拉斷伸長(zhǎng)率和壓縮永久變形率有增大的趨勢(shì)，這說(shuō)明液態(tài)n2o4對(duì)羧基亞硝基氟橡膠的主要作用是物理溶脹，這主要與納米鉆石烯的耐腐蝕性以及羧基亞硝基氟橡膠分子結(jié)構(gòu)有關(guān)系。羧基亞硝基氟橡膠分子結(jié)構(gòu)的主鏈和側(cè)鏈均為飽和的c-c，c-n，f-c鍵，不含與可以氧化劑起作用的基團(tuán)，同時(shí)納米鉆石烯具有的強(qiáng)耐腐蝕性，因此具有極高地穩(wěn)定性。氣密性能以納米鉆石烯含量為20%的復(fù)合橡膠為例說(shuō)明。氣密性試驗(yàn)結(jié)果表明，兩種不同規(guī)格的密封原件在常溫以及250℃的高溫下壓力表數(shù)值均沒有發(fā)生變化，密封原件內(nèi)氣體的壓力與試驗(yàn)剛開始時(shí)所充的氣體壓力一致，這說(shuō)明在高溫及常溫下密封裝置無(wú)泄漏，滿足密封技術(shù)要求。當(dāng)前第1頁(yè)12