Page 50 - 《橡塑智造与节能环保》2019年5期

节能环保新技术与产品 New Energy conservation and environmental protection equipment New Energy conservation and environmental protection equipment 节能环保新技术与产品

生显著改变。而在连续冷却降温过程中，橡胶的玻璃 而辐照的剂量分别是：50KGy、100KGy、200KGy、
化转变橡胶材料从熵弹性行为变成刚能弹性行为，几 400KGy、600KGy。
乎不产生拉伸和压缩变形。在正常情况下，橡胶材料 1.2 方法
一般均在其玻璃转变温度以上的环境中应用，但这个 1.2.1 硬度
最低工作温度界限无法精确确定，在实际应用过程中 硬度是指固体材料表面抵抗压头压入的能力。硬
往往会出现问题。所以，橡胶密封件正常使用的低温 度检测方法执行DIN ISO 48标准。
工作界限应根据不同的材料来确定的。 1.2.2 差示扫描量热仪
在以往的研究工作中，将差示扫描量热仪 实验使用的差示扫描量热仪是由德国NET-ZSCH公
（DSC）和动态热机械分析仪（DMA）的测量结果，与 司生产的DSC 204 F1型仪器，加热速率为10k/min,测
压缩永久变形和硬度检测的试验结果相结合，对材料 试时的试样处于氮气保护环境中，氮气流量为20ml/
性能进行综合评价。为减少标准的压缩永久变形试验 min。
周期，开发出更加快速的试验分析技术并加与利用。 因材料在低温发生玻璃化转变时，其热熔会发生
针对不同材料制成的O形密封圈，通过测试密封件一系 改变，DSC检测得到的热流率曲线呈阶梯形状，近似于
列压缩变形的程度，确定其密封功能失效的温度，并 三条直线拟合的数据。
据此建立了一个关于材料物理参数和密封件外观表象 1.2.3 动态热机械分析仪方法（DAM）
的相关模型。 DSM是科学的热机械分析技术，适用于具有明显
在某些实际应用中，弹性密封件处在射线辐射的 温度依耐性的材料性能的检测。随着温度的变化，检
环境中，很容易导致材料发生降解或分子交联，或两 测材料黏弹性行为发生变化，包括材料的贮能模量和
者同时发生，从而使其密封性能发生改变。同时，也 损耗模量两部分。
会影响材料的橡胶玻璃化转变和低温性能。 而DAM的检测原理是给试样施加振荡应力，测量
本文对接受不同伽马射线辐射剂量的FKM材料样 试样发生的位移，根据发生在力和位移之间的相位变
品，测试其材料性能的变化，首先测试了室温条件下 化，便能确定材料的黏弹特性（包括贮能模量和损耗
的标准硬度，然后运用DSC和DMA方法，检测了伽马辐 模量）。
射对橡胶玻璃化转变温度性能的影响，这才是本研究 实验使的DAM检测仪器是德国NETZSCH公司生产
的重点。 的DMA 242 C型仪器。试样测试采用典型的DMA试验条
而密封件材料的压缩永久变形是一项重要参数， 件，温度范围是-80~50℃，升温速率为1k/min，振幅
本文针对采用的密封件材料，在不同温度下检测其 为40μm。样品夹持器为单悬臂，自由弯曲长度5mm。
压缩永久变形特性。若材料的橡胶玻璃化转变温度 1.2.4 压缩永久变形试验方法
（Tg）发生改变，是否同时伴随着回复动力学的变 压缩永久变形的试验方法，若按照ISO 815-1和
化，这一系列的变化将直接影响密封材料在较高温度 ISO 815-2标准规定的仪器设备和操作步骤执行，则试
时的应用性能。 验周期耗时很长。而本研究开发了在DMA上进行加速压
缩永久变形试验的方法，并在多种材料的试验中进行
1 实验 了使用。选择DMA的压缩样品夹持器夹持试样，测量试
1.1 材料 样的DMA压缩永久变形（CS DMA）。
本研究的实验材料是氟碳橡胶（FKM），选择了 温度与压力控制分三个阶段逐步实施。第一阶
德国BAM联邦材料检验研究院研制的BAM FKM材料，该 段，将试样放在室温环境大约60min，确保试样达到温
产品是由偏二氟乙烯（VDF）和六氟乙烯（HFP）共聚 度平衡。第二阶段，将试样在室温环境下放在DMA压缩
而成的。编号为FKM2。氟碳橡胶材料通常应用在运输 夹持器上进行压缩，压缩力接近DMA所能达到最大值。
危险物品的容器中，起密封作用。它的优点是高温稳 停放60min后，将温度降低到任意选定的试验温度，在
定性好，而且耐化学品腐蚀。 DMA适用的温度范围内都作该试验，本研究选定的试验
试样分别接受伽马射线（钴-60放射源）辐照， 温度为-25~30℃之间。冷却所需的时间取决于冷却速

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