Page 103 - 《橡塑技术与装备》2024年4期

测试与分析 徐保平 等·回归分析法研究硫化体系对氟橡胶性能的影响

从表 2 可以看出，当 BPP 的用量固定，随着双酚 有限。另外，BPP 的量增多，硫化速率加快，在胶料

AF 的量增多，硫化速度减缓，t c90 和 t c10 均延长，M H 还没有完全软化的情况下就已经硫化，扭矩开始增加，
有所升高，且胶料的硫化特性参数随双酚 AF 用量变 所以表现为 t c90 和 t c10 均缩短。
化而升高和降低的幅度大致相同。当双酚 AF 用量固 2.2.2 氟橡胶的力学性能

定， 随 着 BPP 使 用 量 的 增 多， 硫 化 的 速 度 加 快，t c90 对比不同用量双酚 AF 和 BPP 对 FKM 硫化胶常
和 t c10 均缩短，M H 也有所升高。 规力学性能的影响，由表 3 及图 2 可以看出，当 BPP
这是由于在 FKM 的硫化过程中，双酚 AF 作硫化 的用量固定，随着双酚 AF 的用量增多，FKM 硫化胶
剂，而 BPP 主要起到促进作用。当 BPP 的用量固定， 的邵尔 A 硬度、拉伸强度和 100% 定伸应力都呈现增
双酚 AF 的用量增多时，体系中的促进剂含量不变， 大趋势，而拉断伸长率降低，且当双酚 AF 的用量大
而需要促进的硫化剂却在增加，所以促进效果相对减 于 2 份时，性能变化的幅度有所降低。这是因为双酚
缓 ；同时硫化剂的增加，使得橡胶的交联密度增加， AF 用量增多，硫化胶的交联密度增大。橡胶分子链之
硫化程度提高。另外，硫化剂含量增多，促进效果减 间由于交联点增多，从而相互作用力增大，导致分子
缓，胶料可以在软化到一定程度以后才开始增大扭矩， 链的作用力下降，在橡胶性能表现为硬度增大 ；另外，
所以 t c90 和 t c10 均延长。 在一定范围内，拉伸强度随交联密度增大而增大 [9] ，
当双酚 AF 用量固定，体系中 BPP 含量增多时， 超出这个范围，过大的分子链相互作用力会限制分子
促进作用越明显，可以在短的时间内硫化完全。由于 链受外力作用时的舒展和取向，表现为橡胶的拉伸强
双酚 AF 的用量不变，硫化过程交联密度和交联程度 度和拉断伸长率下降。

表 3 不同配方 FKM 硫化胶的常规力学性能
配方编号
性能 # # # # # # # # #
1 2 3 4 5 6 7 8 9
邵尔 A 硬度 / 度 76 80 81 82 81 84 80 81 81
拉伸强度 /MPa 14.5 16.5 16.9 16.0 17.2 17.6 14.2 16.3 16.4
拉断伸长率 /% 257 225 179 232 218 171 213 203 168
100% 定伸应力 /MPa 4.7 6.9 8.3 5.7 8.1 9.4 5.0 7.4 9.2
压缩永久变形 /%（200 ℃ ×12 h） 36.8 26.5 20.2 28.4 23.2 18.0 33.5 21.8 16.3

当双酚 AF 用量固定，体系中 BPP 含量增多时， 二次多项式表示 [10] ：
2
橡胶的拉伸强度和 100% 定伸应力呈现先增大后减小 y=b 0 +∑biXi+∑biiXi +∑bijXiXj
的变化趋势，拉断伸长率逐渐降低。这是由于 BPP 含 其中，y 表示橡胶的性能指标，X 表示配方因子，
量增多时，促进双酚交联的反应过快，反而影响了硫 b 为回归模型的系数，i、j 表示配方因子数。
化剂交联的有效性，致使部分硫化剂未能形成有效的 经过回归分析计算数学模型的系数，得到 FKM
交联，添加过多的促进剂使得硫化胶的性能下降。 的各项性能指标与双酚 AF 和 BPP 用量配方因子之间
根据表 3 中的实验结果，绘制 FKM 性能随 BPP 的回归方程式，如表 4 所示。
和双酚 AF 用量变化的等高线图，如图 2 所示。 表 4 FKM 的基本性能回归方程
对比不同用量双酚 AF 和 BPP 对 FKM 硫化胶高 性能 回归方程 2 2
y=12.92+1.49×X 1 +3.09×X 2 +0.42X 1 -0.44X 2
温压缩永久变形的影响，由图 1 发现，随着双酚 AF M H /(dN·m） +0.02×X 1 ×X 2
2
邵尔 A 硬度 / 度 y=82.33+0.83×X 1 +1.33×X 2 -2.5X 1 -
和 BPP 的用量增多，FKM 硫化胶的压缩永久变形逐
1×X 1 ×X 2 2
渐减小，但总体而言，BPP 对 FKM 的压缩永久变形 拉伸强度 /MPa y=17.42-0.17×X 1 +1.03×X 2 -1.13X 1 -
2
0.73X 2 -0.05×X 1 ×X 2
2
的影响较小。这是由于双酚 AF 用量的增加，硫化胶 拉断伸长率 /% y=215-12.83×X 1 -30.67×X 2 +0.5X 1 -
2
12X 2 +8.25×X 1 ×X 2
内部形成的交联网格更为完善，使得橡胶承受外力的 2 2
100% 定伸应力 y=8.01+0.28×X 1 +1.92×X 2 -0.82X 1 -0.42X 2
/MPa
能力增强，形变量减小。 +0.15×X 1 ×X 2 2 2
压缩永久变形 y=22.07-1.98×X 1 -7.37×X 2 +2.65X 1 +1.7X 2 -
2.3 回归方程数学模型的建立及检验 /% 0.15×X 1 ×X 2
大量的实践已证明，胶料的各项性能和配方因子
通过实际检测数据与数学模型预测值对比，回归
之间呈高度相关性，在一定范围内，可以用一个完全 分析建立的数学模型是否准确。
年
2024 第 50 卷 ·47·