Page 95 - 《橡塑技术与装备》2017年5期（3月橡胶）

理论与研究 黄元昌·γ(Gamma) 辐射对橡胶密封材料低温特性的影响

在本研究中，测定了受辐射试样材料性能的变化， 样在室温下保持 60 min，以确保达到温度均衡。第二
首先室温下测试标准硬度。对于低湿行为而言，辐射 部分，试样在室温下压缩，力接近 DMA 测试的最大
对橡胶玻璃化转变的影响很重要，所以，通过 DSC 和 力值。60 min 后将温度降低到测试设备温度范围内任
DMA 测试，对试样进行了研究。 选的测试温度。测试温度在 -25~30℃之间。冷却持
众所周知，压缩永久变形是密封的重要参数，因 续时间取决于冷却速度和温度差。在所选温度下平衡
而测试了材料不同温度下的行为。此时存在这样一个 60 min 后，开始第三部分试验。在第三部分中，将压
问题，即橡胶玻璃化转变温度 (T g ) 的变化是否伴随着 缩力降低到较小的残余值后测定高度恢复。为确保探
恢复动力学的变化。 针与试样间的接触，残余力是必要的，测试温度下测
量试样高 h 1 (t) 随时间变化。大约间隔 10 s 记录一次。
1 材料 试样为立方体，边长 2 mm。
主要研究了 FKM 材料（BAM FKM）。胶料采用 由 h 1 (t) 数据可按式 (1) 计算，式中，h o 和 h c 分别
偏氟乙烯（VDF）和六氟丙烯（HFD）的共聚物。另外， 为试样的初始高度和压缩试样的高度。
还测试了一种市售胶料（FKM2）。FKM 材料通常用 h o -h 1 (t)
CS DMA = ×100% (1)
于某些领域的危险品运输容器。它们的优势是高温稳 h 0 -h c
定和耐化学品性。
3 结果与讨论
试样用 γ 射线 (60Co 辐射源 ) 辐射，剂量分别为
硬度值如图 1 所示。IRHD 硬度与辐射剂量的依
50、100、200、400、和 600 kGy。
赖关系不明显。而 BAM FKM 材料硬度没有改变，
FKM2 的值很分散，但随着剂量的增加，硬度值无明
2 方法
显变化的趋势。仅由硬度值关联性能是不可能的，尤
2.1 硬度
其是在低温下。
硬度是衡量材料抗压的能力，按 DINISO48 测试。
DSC 测试持续加热试样所需的能量。在玻璃化转
2.2 DSC
变期间，热流曲线呈现出阶梯式增加（朝着吸热过程
所用仪器为 DSC204F1(Netzsch 公司 )。加热速
方向）。如前面所述，这种阶梯式变化可用于测试橡胶
率为 10 K/min，氮气气氛，流速为 20 mL/min。
玻璃化转变温度。
分析热流曲线中的台阶式变化，因为玻璃化转变
导致热容量变化引起的，根据数据拟合了 3 条直线。
2.3 DMA
DMA 可测试黏弹性材料的温度依赖性，即材料
刚度的贮存和损耗分量。
DMA 的原理是在试样上施加振荡应力，测量试
样的位移，由于力和位移之间存在相位移，所以可测
试黏弹材料性能（贮存和损耗模量）。
用 Netzsch DMA2U2 C 进行测试。首先，在经典
DMA 实验中测试材料，温度范围为 -80~50℃，加热
速率为 1 K/min，振幅为 40 µm。用自由弯曲长度为 图 1 两种 FKM 材料 IRHD 硬度随辐射剂量的变化，由
5 次测量值计算标准偏差
5 mm 的单悬臂作为试样架。
2.4 压缩永久变形 图 2 表示为辐射 BAM FKM 的热流曲线。为更好
因按照 IS0815-1 和 IS0815-2 进行的标准压缩
地表述，将曲线垂直移动使其更好地重叠。
永久变形试验相当耗时，所以用 DMA 开发了一种加
随着辐射剂量的增加，阶梯向高温方向迁移。其
速方法，并应用于测试几种材料。压缩试样架用于测
他材料也观察到相似的行为。由起点、拐点和结束点
试 DMA 压缩永久变形（C SDMA ）。
确定的橡胶玻璃化转变温度如表 1 所示。
温度和力施加程序由三部分组成，第一部分，试

年
2017 第 43 卷 ·35·