近年來(lái)，隨著汽車(chē)向高性能、低油耗和長(zhǎng)壽命方向發(fā)展，天然橡膠等通用橡膠已無(wú)法滿(mǎn)足新型汽車(chē)的耐高溫和耐油等方面的要求。而氟橡膠(FKM)具有優(yōu)異的耐高溫、耐油和耐腐蝕性，硅橡膠則具有良好的耐高低溫和加工性能，因而這2種橡膠在汽車(chē)制造領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多。但FKM也存在低溫性能和加工性能**的缺點(diǎn)，而硅橡膠的耐油性較差，因此兼具FKM和硅橡膠優(yōu)點(diǎn)的氟硅橡膠逐漸引起人們的重視，但其價(jià)格昂貴，合成工藝不易控制，因而難以推廣應(yīng)用。采用機(jī)械共混法制備FKM/硅橡膠彈性體，其主要性能和氟硅橡膠相當(dāng)，而成本則可大幅度降低，因而有較好的應(yīng)用前景。以過(guò)氧化物作為硫化劑可以制備FKM/硅橡膠共混膠。Ghosh等采用原子力顯微鏡等研究了FKM/硅橡膠共混膠的微觀結(jié)構(gòu)、加工流變行為和力學(xué)性能；日本信越化學(xué)公司開(kāi)發(fā)了具有優(yōu)良動(dòng)態(tài)疲勞性能的X36100 U系列FKM/硅橡膠共混膠。本工作通過(guò)機(jī)械共混法制備了FKM/甲基乙烯基硅橡膠(MVQ)彈性體，并研究了二者的質(zhì)量比對(duì)共混彈性體性能的影響。

    1  實(shí)驗(yàn)部分

    1.1  原材料

    MVQ，牌號(hào)為PS 02，深圳森日有機(jī)硅材料有限公司產(chǎn)品；FKM，牌號(hào)為F 2463，四川中吳晨光化工研究院產(chǎn)品；氣相法白炭黑，牌號(hào)為QS-20 A，日本Tokuyama公司產(chǎn)品；2,5-二甲基-2,5-雙叔丁基過(guò)氧化己烷(雙-2,5)，日本信越化學(xué)公司產(chǎn)品；輕質(zhì)氧化鎂，上海通亞精細(xì)化工廠產(chǎn)品；氫氧化鈣，江蘇省常州市科發(fā)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；氟化鈣，天津科密歐化學(xué)試劑開(kāi)發(fā)中心產(chǎn)品；三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC)，臺(tái)州市黃巖東海化工有限公司產(chǎn)品；羥基硅油，四川中昊晨光化工研究院產(chǎn)品；其他配合劑均為橡膠工業(yè)常用原料。

    1.2  試樣制備

    基本配方(質(zhì)量份)：FKM和MVQ總計(jì)100(二者的質(zhì)量比為變量)，白炭黑30，雙-2，5 2，輕質(zhì)氧化鎂3，氫氧化鈣5，氟化鈣15：TAIC 5，羥基硅油3。

    將廣東湛江機(jī)械廠生產(chǎn)的XK-160型開(kāi)煉機(jī)輥距調(diào)整至1 mm以下，加入MVQ，包輥，添加氣相法白炭黑和羥基硅油，混煉均勻，制得MVQ混煉膠。將FKM薄通，包輥，加入吸酸劑輕質(zhì)氧化鎂和氫氧化鈣、氟化鈣和TAIC等，待混煉均勻后，逐漸加入混煉好的MVQ，然后加入硫化劑雙-2,5，混煉均勻，出片。采用東莞科盛實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的KSHR 100T型平板硫化機(jī)進(jìn)行硫化，得到FKM/MVQ共混彈性體。硫化溫度為165℃，硫化時(shí)間采用北京瑞達(dá)宇辰儀器有限公司生產(chǎn)的MR-C3型無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀測(cè)定的正硫化時(shí)間(t₉₀)。

    1.3  分析與測(cè)試

    拉伸性能按照GB/T 528-1998測(cè)定；撕裂性能按照GB/T 529-1999測(cè)定，均采用德國(guó)Zwick/Roell公司生產(chǎn)的Z 010型電子拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行。邵爾A硬度按照GB/T 531-1999測(cè)定。耐油性能用ASTM3^#標(biāo)準(zhǔn)油按照GB/T 1690-1992測(cè)定，測(cè)定條件為150℃×72 h。動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析(DMA)采用德國(guó)Netzsch公司生產(chǎn)的DMA 242C型動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析儀進(jìn)行，測(cè)試溫度為-120-80℃，液氮冷卻，升溫速率為5℃/min，振動(dòng)頻率為1，10，50Hz。

    2  結(jié)果與討論

    2.1  力學(xué)性能

    從圖1可以看出，隨著FKM/MVQ(質(zhì)量比，下同)的增大，共混彈性體的拉伸強(qiáng)度逐漸下降，當(dāng)FKM/MVQ為50/50時(shí)，拉伸強(qiáng)度下降到*低，此后繼續(xù)增大FKM/MVQ，拉伸強(qiáng)度則逐漸升高。隨著共混彈性體中FKM所占比例的增大，撕裂強(qiáng)度和邵爾A硬度增加，扯斷伸長(zhǎng)率降低。當(dāng)質(zhì)量比為80/20時(shí)，FKM/MVQ共混彈性體的綜合力學(xué)性能較好。由于FKM和MVQ極性差異很大，雖然通過(guò)機(jī)械共混法可以實(shí)現(xiàn)工藝上的強(qiáng)制混合，但仍屬于熱力學(xué)不相容體系。當(dāng)采用過(guò)氧化物作硫化劑實(shí)現(xiàn)FKM和MVQ間的相互交聯(lián)后，2種橡膠的分子鏈因受到交聯(lián)鍵的束縛而限制了其遷移，因而2種橡膠的相容性有所改善。在共混彈性體中，當(dāng)FKM的比例較高時(shí)，類(lèi)似增塑劑的少量低黏度MVQ比較容易分散到大量高黏度的FKM中，使FKM形成連續(xù)相，MVQ形成分散相，從而使彈性體中2種橡膠構(gòu)成相對(duì)穩(wěn)定的共混體系，因而當(dāng)FKM/MVQ為80/20時(shí)，共混彈性體的綜合力學(xué)性能較好。

    2.2  耐油性能

    由圖2可見(jiàn)，MVQ硫化膠在油中會(huì)發(fā)生高度溶脹，耐油性較差。這是由于MVQ的極性較小，油分子較易進(jìn)入分子鏈之間使之溶脹，造成質(zhì)量和體積大幅增加。隨著FKM/MVQ共混彈性體中FKM所占比例的增加，質(zhì)量變化率和體積變化率逐漸減小，表明FKM含量越高，共混彈性體的耐油性越好。這是因?yàn)?/span>FKM的極性大，非極性的油分子不易滲入其分子鏈中，因而質(zhì)量變化率和體積變化率均較小。隨著共混彈性體中FKM所占比例的增大，FKM逐漸成為主體，所形成的連續(xù)相將MVQ分散相包裹在其中；從而有效地阻止了油的滲入，所以耐油性提高。

    2.3  DMA分析

    由圖3可以看出，在振動(dòng)頻率為1 Hz時(shí)，FKM和MVQ的DMA曲線(xiàn)僅顯示1個(gè)阻尼峰，峰值分別對(duì)應(yīng)其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(T_g)6.5℃和-45.1 ℃，而FKM/MVQ共混彈性體的DMA曲線(xiàn)在5℃和-40℃左右各顯示1個(gè)阻尼峰，分別對(duì)應(yīng)于共混彈性體中的FKM相和MVQ相的玻璃化轉(zhuǎn)變。共混彈性體中MVQ相對(duì)應(yīng)的T_g從-45.1℃移動(dòng)到-40.0℃左右，FKM相的T_g變化不大，且MVQ相和FKM相的T_g相互靠近，這可能是由于共混彈性體中MVQ相和FKM相的界面出現(xiàn)部分交聯(lián)的緣故。FKM的損耗因子(tanσ)峰值較高，而MVQ的tanσ峰值較低。隨著FKM/MVQ由20/80增大至80/20時(shí)，FKM相的tanσ峰值由0.256增至1.078，而MVQ的tanσ峰值由0.232減小至0.108。FKM和MVQ的儲(chǔ)能模量(E’)-溫度曲線(xiàn)只有1個(gè)模量突變，且相同溫度下FKM的E’遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于MVQ的E’，共混彈性體的E’-溫度曲線(xiàn)在5℃和-40℃附近出現(xiàn)的突變分別對(duì)應(yīng)FKM相和MVQ相的玻璃化轉(zhuǎn)變。隨著共混彈性體中FKM所占比例的增大，同一溫度下共混彈性體的E’逐漸增大，這是由于FKM分子鏈的剛性遠(yuǎn)大于MVQ的緣故。

    由圖4可見(jiàn)，當(dāng)FKM/MVQ為60/40時(shí)，隨著振動(dòng)頻率由1 Hz增加到50 Hz，FKM/MVQ共混彈性體的FKM相對(duì)應(yīng)的T_g升高了12.9℃，而FKM相對(duì)應(yīng)的T_g升高了2.0℃。這是由于FKM分子的C-C主鏈基本被氟原子包圍，不易內(nèi)旋轉(zhuǎn)，而且氟原子電負(fù)性強(qiáng)，進(jìn)一步限制了主鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，所以FKM分子鏈柔順性差，T_g較高。當(dāng)振動(dòng)頻率增大時(shí)，由于FKM分子鏈的運(yùn)動(dòng)速率跟不上外力的變化，弛豫時(shí)間較長(zhǎng)，故表現(xiàn)為FKM分子鏈剛性增大，T_g的增幅較大。而MVQ分子主鏈?zhǔn)?/span>Si-O，分子極性小，且甲基和乙烯基對(duì)主鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)影響小，分子柔順性很好，T_g較低，而且MVQ分子鏈的弛豫時(shí)間比外力作用時(shí)間更短，因而振動(dòng)頻率對(duì)T_g影響不大。隨著振動(dòng)頻率的增大，FKM相和MVQ相的tanσ峰值減小。在FKM相的玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)C，隨振動(dòng)頻率的增大而增加，而在MVQ相的玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)E’隨振動(dòng)頻率的增大變化不大。

    3  結(jié)  論

    采用機(jī)械共混法可以制備力學(xué)性能和耐油性能良好的FKM/MVQ共混彈性體。當(dāng)FKM/MVQ為80/20時(shí)，共混彈性體具有較好的綜合力學(xué)性能；隨著FKM所占比例的增加，共混彈性體的耐油性能提高。當(dāng)振動(dòng)頻率為1Hz時(shí)，共混彈性體中MVQ相的T_g比MVQ的T_g提高了約5.0℃，而FKM相的T_g改變不大；當(dāng)FKM/MVQ為60/40時(shí)，隨著振動(dòng)頻率由1 Hz增大到50 Hz，FKM相的T_g升高了12.9℃，MVQ相的T_g變化不大。