天然橡膠硫化膠的熱氧老化研究.pdf

1、隨著航天、航空事業(yè)的發(fā)展，對(duì)硫化膠的貯存可靠性提出了更高的要求，探索硫化膠老化變化規(guī)律和老化機(jī)理，尋求貯存期推算新方法是目前該領(lǐng)域研究的重要課題。本課題研究的天然橡膠(NR)硫化膠是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)柔性接頭關(guān)鍵部位的組件，它對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性及儲(chǔ)存壽命能否滿足總體設(shè)計(jì)的要求，均關(guān)系到整個(gè)型號(hào)的可靠性和安全性，因此對(duì)NR硫化膠的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，特別是開展NR老化研究，越發(fā)顯得重要和迫切。本文通過對(duì)實(shí)際產(chǎn)品的分析，選擇了具有代表性的材料作為研究對(duì)象，采

2、用了熱空氣加速老化試驗(yàn)方法和熱分析、裂解氣相色譜-質(zhì)譜分析、紅外光譜分析等實(shí)驗(yàn)手段，較為系統(tǒng)的分析和討論了NR硫化膠的交聯(lián)結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能及老化機(jī)理，并首次對(duì)航天發(fā)動(dòng)機(jī)柔性頭所用的NR硫化膠的貯存壽命進(jìn)行預(yù)估。 本文首先在熱氧老化條件下，研究了NR硫化膠的交聯(lián)結(jié)構(gòu)、靜態(tài)力學(xué)性能和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的變化規(guī)律，結(jié)果表明：NR硫化膠的熱氧老化不僅產(chǎn)生交聯(lián)，同時(shí)還存在主鏈斷裂。在老化初期以交聯(lián)為主，回彈率、扯斷伸長(zhǎng)率下降，壓縮永久變形率、交聯(lián)

3、密度、定伸應(yīng)力和硬度增大；但繼續(xù)老化后，主鏈斷裂逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，發(fā)生了氧化裂解，使橡膠力學(xué)性能和交聯(lián)密度下降，壓縮永久變形率增加； 比較NR硫化膠老化前后試樣的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：在DMA的實(shí)驗(yàn)溫度為160℃下，貯能模量減小，損耗模量和損耗因子增大；而在150℃下，貯能模量與損耗模量增加，損耗因子變化無規(guī)律。 在弄清了性能變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，采用多種分析手段對(duì)NR硫化膠老化機(jī)理進(jìn)行了探討，初步認(rèn)為NR硫化膠的老化機(jī)

4、理屬自由基鏈?zhǔn)阶源呋趸磻?yīng)機(jī)理，它的主要裂解產(chǎn)物有異戊二烯單體和l，4-二甲基-4-乙烯基環(huán)己烯，還有少量的二烯類低分子物。 在論文中還選擇了熱空氣加速老化法和熱重點(diǎn)斜法預(yù)估天然橡膠硫化膠的貯存壽命，并比較了這兩種方法的可靠性，發(fā)現(xiàn)熱重點(diǎn)斜法可靠性不如熱空氣加速老化法。參考本實(shí)驗(yàn)的壽命預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可知，該橡膠配方基本滿足火箭發(fā)動(dòng)機(jī)柔性接頭總體設(shè)計(jì)提出的12年貯存期的要求。 通過本課題的研究，基本摸清了航天發(fā)動(dòng)機(jī)柔性頭用天然