氟橡膠(FKM)具有耐高溫、耐化學腐蝕以及摩擦因數和表面能較低等特點，是一種在特殊環境有較高應用價值的密封材料，但其彈性和耐寒性能較差、加工性不良，且價格昂貴。采用三元乙丙橡膠(EPDM)與其并用，可在改善低溫和加工性能的同時，降低成本。通過萬能材料試驗機、阿克隆磨耗儀及老化箱考察硫化體系、FKM/EPDM配比及吸酸劑對硫化膠的耐磨、耐腐蝕、耐油等性能的影響。結果表明：采用雙硫化體系能獲得性能良好的FKM/EPDM并用硫化膠；當FKM/EPDM并用膠的配比為3:1，雙酚AF質量分數為2.5%，BPP為0.4%，DCP為1.5%，TAIC為4%時，能充分發揮EPDM的優勢，FKM的性能得到改善，同時成本降低；高活性氧化鎂(吸酸劑)的加入，減少了在硫化過程中大分子的降解，可提高硫化膠的性能，其較佳用量為1.5%。

　　汽車、冶金及石油工業日益苛刻的環境對于橡塑密封材料的耐高溫、耐油、耐化學介質及復雜環境下的物理機械性能等提出了更高的要求，傳統的密封材料已不能完全滿足需要，開發具有較高綜合性能的密封橡膠成為亟待解決的問題。

　　氟橡膠(FKM)具有優異的耐高溫、耐油、耐磨和耐化學腐蝕等性能，以其為基體的密封材料能較大程度地適應不同工況條件的需要，緩解目前密封件遇到的困難。但氟橡膠的彈性和耐寒性能差、加工性不良，且價格昂貴。在保證其優良綜合性能的基礎上克服其不足是當前氟橡膠改性研究的主要方向。

　　FKM是主鏈或側鏈碳原子帶有氟原子的一種高分子彈性體。氟原子具有極高的電負性，對主鏈C—C鍵具有良好的屏蔽作用，使得FKM具有優異的化學惰性、熱穩定性以及良好的物理機械性能。但是，FKM的這種特殊的結構也使其彈性和抗撕裂強度變差，耐寒性能及生膠加工性能差，而且價格昂貴，限制了其應用范圍。

　　三元乙丙橡膠(EPDM)具有優異的耐熱、耐氧、耐臭氧、耐候以及耐老化性能，通過EPDM和FKM并用可改善FKM的低溫性能，降低其成本。氟橡膠是偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，具有高極性，乙丙橡膠為非極性橡膠，二者極性相差較大，為熱力學不相容體系。當采用過氧化物硫化體系(DCP/TAIC硫化體系)時，氟橡膠和EPDM之間可通過自由基反應形成共交聯結構，增加二者之間界面結合力及相容性，提高其性能，但過氧化物硫化體系對氟橡膠的硫化效率通常較低，不能使其充分硫化。雙酚AF/BPP硫化體系是氟橡膠傳統的硫化體系，對氟橡膠具有較高的硫化活性，但其對EPDM沒有硫化作用。研究過氧化物硫化體系(DCP/TAIC硫化體系)，雙硫化體系(雙酚AF/BPP硫化體系加過氧化物硫化體系)以及FKM/EPDM共混物配比等對共混硫化膠耐磨性、耐腐蝕性、耐油性等性能的影響，得到適宜的FKM/EPDM并用配方，對于提高氟橡膠的綜合性能，制備出適應苛刻環境下的密封材料，降低成本，擴大應用范圍具有一定的現實意義。

1、實驗部分

　　1.1、原材料

　　實驗所用的氟橡膠FE2601、三元乙丙橡膠、炭黑為晨光化工研究院生產，工業級；過氧化二異丙苯(DCP)、三烯丙基異三聚氰酸酯(TAIC)為上海化學試劑廠生產，工業級；雙酚AF、芐基三苯基氯化磷(BPP)為上海意超化工有限公司生產，工業級；氧化鎂、氫氧化鈣、氧化鋅、硬脂酸為成都科龍化工試劑廠生產，分析純。其他原料均為市售品。

　　1.2、主要設備與儀器

　　實驗所用的XLB-400×400×2平板硫化機、SK-160開放式煉塑機為上海齊才液壓機械有限公司生產；Lx-A橡膠邵爾A硬度計、MZ-4061阿克隆磨耗試驗機、MZ-4102沖片機為江都市明珠試驗機械廠生產；WDW-1000為電子控制萬能試驗機為濟南試金集團生產；TST1101A-2B電熱鼓風恒溫老化箱為成都特思特公司生產。

　　1.3、試樣制備

　　氟橡膠生膠經開放式塑煉機塑煉，待生膠包輥后，加入三元乙丙橡膠和硬脂酸混煉。隨后依次加入氧化鎂、氧化鋅、炭黑等填料，薄通5次，打三角包，下片。混煉膠在干燥皿中靜置24h后，使用平板硫化機進行一段硫化，硫化條件170℃×12min。

　　1.4性能測試

　　(1)力學性能測試：邵氏硬度按GB/T531-92測試；拉伸強度、扯斷伸長率按GB/T528-1998測試；

　　(2)磨耗性能測試：磨耗體積按GB/T1689-1998測試；

　　(3)耐介質性能測試：將試樣分別浸泡于煤油(70℃×24h)，20%HCl溶液(50℃×24h)，30%NaOH溶液(50℃×24h)，然后測試其力學性能和質量變化率；

　　(4)老化性能測試：將試樣放置于老化箱中進行熱空氣老化實驗，按GB/T3512-89測試橡膠的老化性能，測試條件為160℃×24h。

2、結果與討論

　　2.1、并用膠硫化體系的選擇

　　DCP/TAIC硫化體系對EPDM為常規自由基硫化。對氟橡膠的交聯包括2個階段：(1)通過加熱使過氧化物分解產生自由基，然后吸收聚合物鏈中叔碳原子上的H或交聯點結構單元上的活性原子，形成聚合物自由基；(2)聚合物自由基直接或者通過自由基捕捉劑的媒介作用來形成交聯鍵。但是由于氟橡膠分子為飽和結構，形成自由基數量有限，過氧化物硫化體系對其硫化效率通常較低。

　　雙酚AF/BPP硫化體系不能硫化EPDM。硫化氟橡膠時，雙酚與金屬氧化物反應形成酚離子，然后與四烷基膦離子或胺離子分別形成堿性中間體，這些中間體和聚合物有一定的相容性，從聚合物主鏈上吸收一個HF后形成一個雙鍵，雙鍵經過重排，然后第二個HF又從主鏈上脫去而形成二烯，進而通過自由基反應形成交聯結構。

　　采用DCP/TAIC硫化體系，可在2種橡膠之間形成共交聯結構，提高界面結合力和相容性，但氟橡膠難以充分硫化，而雙酚AF/BPP硫化體系不能硫化EPDM。為了確定并用膠適宜的硫化體系，對于僅采用過氧化物硫化體系(DCP/TAIC)及采用雙硫化體系的硫化膠的物理機械性能進行了考察，其結果如表1所示。

表1 硫化體系對FKM/EPDM硫化膠力學性能的影響

　　可知，雙硫化體系硫化膠力學性能優于DCP/TAIC硫化體系。因此，雙硫化體系對并用膠更為適宜。

　　2.2、FKM/EPDM配比對硫化膠性能的影響

　　加入EPDM可以改善FKM的耐低溫性能和加工性能，并降低成本，但在一定程度上會使并用膠極性降低，影響其耐油、耐高溫、耐磨等性能。不同配比FKM/EPDM(7:1，3:1，5:3，1:1)硫化膠的性能如表2所示。

表2 FKM/EPDM配比對硫化膠性能的影響

結論

　　(1)采用雙酚AF/過氧化物雙硫化體系硫化FKM/EPDM，能夠獲得綜合性能較好的硫化膠，降低FKM成本，拓寬其應用范圍。

　　(2)FKM/EPDM并用膠的配比為3:1時，能夠在保證FKM性能的基礎上充分發揮EPDM的優勢，改善FKM的性能，降低成本。

　　(3)高活性的氧化鎂的加入，延遲硫化反應時間，減少分子鏈的降解，其最佳用量是1.5%。

　　(4)雙硫化體系為FKM/EPDM復合密封材料適宜的硫化體系，其較佳的基礎配方為：雙酚AF2.5%，BPP0.4%，DCP1.5%，TAIC4%。