氟醚橡胶在不同介质下的热老化行为与机理研究

目的 对氟醚橡胶FM-2D在空气与飞马Ⅱ号润滑油中的热老化行为与机理进行研究。方法 开展氟醚橡胶高温贮存试验,在热氧、热油的介质环境下,研究氟醚橡胶的力学性能退化规律。试验后对样品的拉伸性能、压缩性能以及硬度进行检测,并且利用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜以及X射线电子能谱对试验后样品进行检测。结果 通过热老化试验,发现氟醚橡胶在200℃以下能够长期维持较好的力学性能。试验温度在200℃以上,氟醚橡胶的力学性能出现明显退化趋势,并且在热空气与热油中的老化趋势不同。在220℃的热空气老化31 d后,氟醚橡胶的拉伸强度下降27.0%,断裂伸长率增大89.8%,压缩应力松弛率为34.6%,硬度下降8.7%。在220℃的热油老化31 d后,氟醚橡胶的拉伸强度下降85.9%,断裂伸长率下降83.9%,压缩应力松弛率为-17.5%,硬度上升4.2%。结论 在热空气老化过程中,橡胶分子链受热氧影响发生断裂,使其强度下降;在热油老化过程中,油介质和高温的耦合作用使橡胶的交联网络失效,橡胶发硬变脆。     

润滑油中橡胶5880耐老化性能研究

为了掌握润滑油中橡胶5880制品耐受情况,并进行寿命评估.采用加速老化方法,针对压缩和自由放置两种状态,分别测试分析橡胶5880在润滑油和热空气中20％恒定压缩永久变形率、拉伸强度、拉断永久变形、拉断伸长率等基本性能随时间和温度的老化衰减规律.无论是热空气还是润滑油中,橡胶5880的拉伸强度和拉断永久变形指标对热老化不敏感,无法定量表征寿命和性能之间关系,而压缩永久变形率和拉断伸长率基本符合时温等效原理.总体上,润滑油中因为屏蔽氧气,橡胶5880性能衰减更慢.同时采用指数型性能-时间衰减规律和Arrhenius公式定量描述了橡胶5880性能-时间-温度之间的关系,推算润滑油中橡胶5880密封制品的寿命约为5 a,其他不受力制品的寿命将大于25 a.     

白炭黑补强氟硅橡胶热空气老化机理研究

目的研究热空气老化过程中白炭黑补强氟硅橡胶的老化机理。方法开展不同加速老化温度点下白炭黑补强氟硅橡胶热空气老化试验,对老化过程中材料的力学性能进行研究,同时采用热重分析、衰减全反射红外光谱、交联密度分析以及固体核磁等技术,对200℃热空气老化过程中材料的微观结构变化进行分析。结果低温环境中白炭黑氟硅橡胶拉伸强度和扯断伸长率变化较小,高温环境中变化趋势增大,邵尔A硬度在整个老化过程中没有明显变化。结论白炭黑补强氟硅橡胶的老化机理主要是交联键的断裂和侧链三氟丙基的分解,同时还可能伴随有部分主链的破坏。     

高温、湿热环境下氟橡胶密封圈失效研究

通过开展F-108氟橡胶O形密封圈高温加速老化试验和湿热试验,分析了其在不同环境下的失效规律,评估了25℃条件下氟橡胶的贮存寿命。结果表明,70℃,85%RH和70℃,95%RH下氟橡胶的湿热老化速率分别是热空气老化速率的7.47倍和8.65倍;在热空气老化初期,由非化学因素引起的橡胶压缩永久变形远比化学反应引起的变形要大得多;氟橡胶密封圈常温下贮存寿命大约为10 a,但高温高湿环境会使其寿命大大缩短。     

FX-4和FX-17典型橡胶密封圈加速老化性能研究

目的 研究FX-4和FX-17典型橡胶密封圈的加速老化性能。方法 对初始压缩率为14%和20%的FX-4和FX-17这2种橡胶密封圈,进行5个温度点不同时长的加速老化试验,通过试验测定FX-4和FX-17橡胶密封圈的拉伸强度、扯断伸长率、硬度以及压缩永久变形等4个性能指标,并进行分析和比较。结果 硬度指标随老化温度以及老化时间的变化不明显。拉伸强度与扯断伸长率在200℃老化试验后,均出现明显的下降趋势,但在同一老化温度下老化10、70d后,拉伸强度与扯断伸长率未发生明显的变化。在较低的老化温度时,压缩永久变形率随老化温度以及老化时间的变化不明显;在150、200℃温度老化后,压缩永久变形率随着老化时间的增加而呈上升趋势。结论 FX-4与FX-17橡胶密封圈的压缩永久变形率在老化温度点较低时,受温度的影响不显著,在同一温度下随老化时间的增加呈上升趋势;在老化温度点较高时,压缩永久变形率随着老化时间的增加而呈上升趋势。     

氟橡胶密封材料热氧老化试验与寿命评估

对氟橡胶密封材料进行了热氧加速老化试验,对老化试验前后材料压缩永久变形量与红外光谱进行了分析,结果表明,老化引起材料内部的分子结构变化。建立了该材料在贮存温度下的压缩永久变形与贮存时间的老化动力学方程,预测了25℃下氟橡胶密封材料的贮存寿命,结果表明,氟橡胶在热氧条件下,失效机理为分子断裂和交联;非正常老化因素引起的变形对氟橡胶密封圈的性能影响很大;氟橡胶密封件在25℃下的贮存寿命为13.8 a。     

某型导弹橡胶密封件剩余贮存寿命预测

目的评估预测某型进口导弹的橡胶密封件剩余贮存寿命。方法通过质谱、红外光谱和能谱等理化分析方法确定橡胶密封件主体材质,通过热重分析确定热老化试验温度条件,设计压缩工装模拟弹体实际密封结构,开展4个温度条件下的加速热老化试验。结果材质分析确定橡胶密封件为丁苯橡胶,热老化试验获取了该材料在贮存温度下的压缩永久变形与贮存时间的老化动力学方程。结论 25℃条件下该橡胶密封件的剩余贮存寿命为5.8年。     

某型装备用硅橡胶密封圈热氧老化试验与寿命评估

目的 研究某型装备用硅橡胶密封圈在温度影响下的性能退化规律,并进行寿命评估。方法 采用热氧老化加速试验方法,试验过程中模拟橡胶密封圈径向承压状态,通过强化温度试验条件,在90、100、110、120 ℃条件下对硅橡胶密封圈进行加速老化试验。以压缩永久变形率作为参数,对试验后的性能检测数据进行分析与处理,结合Arrhenius模型,以硅橡胶(径压)密封圈压缩永久变形率分别达到10%、20%、30%、40%和50%为密封圈失效临界值指标,外推常温25 ℃时硅橡胶密封圈寿命。结果 加速老化试验后,硅橡胶密封圈的压缩变形率逐渐下降,且温度越高,其压缩变形率下降越快。硅橡胶(径压)密封圈在25 ℃条件下,压缩永久变形率达到10%、20%、30%、40%和50%的贮存寿命分别为1、2.9、5.6、9.1、13.8 a。结论 温度是造成硅橡胶密封圈性能退化的因素之一。文中的试验方法和数据处理方法能有效评估〇型密封圈的寿命。     

某型直升机主减速器橡胶密封圈老化机理分析

目的揭示某型直升机主减速器橡胶密封圈的老化机理。方法根据直升机主减速器橡胶密封圈正常使用和库存环境条件,采用加速老化试验方法模拟橡胶密封圈在库存条件下的老化历程,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TG/TGA)等方法对加速老化后的橡胶密封圈理化性能进行测试,并选取某型主减速器库存13年的橡胶密封圈及大修拆下的橡胶密封圈进行相关测试。结果 FX-4和FX-17密封胶圈在热空气老化试验过程中聚合物基团变化一致,F元素和O元素的电子结合能几乎没有变化。结论老化前后橡胶中各键的化学结构没有发生明显变化,FX-17胶料的耐温性略好于FX-4胶料。     

直升机用橡胶密封产品环境试验技术研究进展

以我国直升机在恶劣环境条件下服役导致密封产品频繁发生失效故障为背景,对航空橡胶密封材料及产品的环境试验与评价技术进行了梳理总结。分析了橡胶密封材料及产品大气暴露试验、户外自然加速暴露试验等自然环境试验技术的发展现状,介绍了热空气老化、紫外老化、臭氧老化、湿热、低温、盐雾、霉菌及综合环境试验等橡胶密封材料及产品实验室模拟加速试验技术的作用机理及试验方法。在此基础上,提出了今后应在橡胶密封产品实验室多因素模拟加速试验技术、密封结构件环境效应数据积累和应用等方面加强研究。     

热空气作用下FM-2D橡胶材料老化本构模型研究

目的 建立热空气作用下氟醚-2D(FM-2D)橡胶材料的老化本构模型,形成老化作用下橡胶材料力学响应分析方法,为准确评估橡胶密封件使用寿命提供依据。方法 探究热空气作用下FM-2D橡胶材料老化机理,基于连续介质有限变形理论框架,采用热力学耗散势函数法,引入橡胶老化过程的势能函数,据此建立考虑橡胶材料老化的超弹性本构模型,基于橡胶老化试验,完成本构模型参数标定,实现老化作用下橡胶力学响应的预测。结果 建立了热空气作用下橡胶材料的老化本构模型,依据老化试验数据标定模型参数,分析了热空气作用下橡胶材料本构模型的可靠性。结论 建立的热空气作用下橡胶材料的老化本构模型可准确预测橡胶随老化时间演变的力学响应,有效模拟了橡胶材料的老化过程。     

北京市老旧汽车淘汰经验启示及未来政策发展方向

梳理2011年以来北京市老旧汽车淘汰相关政策和控制措施,采用排放因子法核算机动车污染减排量和环境效益,分析了政策作用效果。结合当前北京市机动车污染排放状况,以及空气质量改善和碳减排需要,提出未来老旧汽车淘汰政策发展方向。结果表明：通过实施北京市老旧汽车淘汰政策,加速了北京市机动车车辆结构调整和优化,在机动车数量持续增加的情况下实现了其大气污染物排放量的减少,取得良好的环境效益。老旧汽车淘汰和补贴政策能够根据机动车结构和排放变化情况,设置差异化和细分的补贴力度,不断提高政策的导向性和精准度。面向未来政策方向,应进一步加强基于不同车型排放差异的更新方案的制定,面向重点用车单位,结合北京市重点碳排放单位管理,推进车辆结构调整和新能源化发展,从而实现机动车二氧化碳和大气污染物协同控制的目标。

     

ABS湿热海洋大气环境室内外老化行为及相关性研究

目的 研究丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)、苯乙烯(Styrene)3种单体的三元共聚物(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene,ABS)在湿热海洋大气环境室内外的老化行为及其相关性。方法 开展湿热海洋大气暴露(室外)试验及多因子循环加速老化(室内)试验,通过观测外观形貌、力学、化学结构等性能变化,定性探究ABS室内外老化规律。通过灰色关联度与主成分分析,定量探索ABS室内外老化行为的相关性。结果 ABS黄色指数等与表面性能相关的指标在户外暴露6个月及室内加速老化300 h左右就基本达到饱和值50和45,而与整体性能相关的拉伸强度在老化过程中先下降、后上升,断裂伸长率、冲击强度、缺口冲击强度等指标在户外暴露2个月或室内老化200 h快速下降近60%后,再缓慢降低。分子链中丁二烯单体的双键或苯环侧链中的季碳受到环境中光、氧、水等的作用,分解生成酮与羟基。通过主成分分析,将ABS多种性能指标组合成综合老化指标,客观定量评价ABS室内外老化灰色关联度高达0.93。结论ABS老化是分子链断链及交联的动态竞争过程,湿热海洋大气环境室内外老化行为的相关性较高。     

聚氨酯缓冲材料在2种典型环境下的耐候性研究

目的 研究聚氨酯缓冲材料在湿热海洋和干热沙漠环境下的老化性能。方法 将3种不同表观密度的聚氨酯缓冲材料在万宁和敦煌试验站进行1 a的自然环境试验,探究聚氨酯缓冲材料外观、静态压缩性能、压缩永久变形性能和红外光谱的变化。结果 在1 a的自然环境试验中,材料压缩强度先增大后降低,压缩永久变形逐渐增大;在万宁试验站,样品表面出现发霉现象,密度为25、30、40 kg/m³的聚氨酯缓冲材料的压缩强度分别增大或衰减至106.4%、93.3%、87.5%,压缩永久变形分别增大109%、98%、138%;在敦煌试验站,密度为25、30、40 kg/m³的聚氨酯缓冲材料的压缩强度分别增大或衰减至106.4%、98.2%、97.8%,压缩永久变形分别增大55%、74%、93%。结论 聚氨酯缓冲材料在自然环境中会发生水解和热氧降解等老化反应,使材料性能出现下降。材料表观密度越大,性能衰减越快。材料对于湿热海洋环境更敏感,在万宁站的老化程度大于敦煌站。     

地形起伏地区管道水联运充水排气过程分析

针对油气长输管道投产前通常会进行充水清管、调试和吹扫(常规称:水联运),由于埋地管道随地形起伏经过无数个相对高点和低点,管道充水前处于自然状态,一旦管内充水,就会将管内空气归聚成封闭空间,形成多个带压气团随水头移动,时而被压缩,时而被膨胀,从而造成管道断流,影响泵站正常工作,严重的还会导致管道泄压装置受损、爆管事故等问题,分析了管道水联运过程中不同地形起伏高点和低点带压气团的成因和状态,用实例计算了带压气团对管道水联运的影响及排除方法,从而为长输管道投产前正常的水联运作业提供借鉴。     

复合绝缘子用高温硫化硅橡胶老化图谱绘制方法

目的 研究高温硫化硅橡胶材料在户外不同环境因素作用下的老化规律与相应的老化图谱绘制方法。方法 通过静态接触角、邵氏硬度法测量硅橡胶老化前后的宏观特性,利用扫描电子显微镜(SEM)观察其表面微观形貌变化,通过倒易法则、阿伦尼乌斯公式以及叠加法则构建紫外光和温度双因素老化模型,并结合人工与自然老化试验硬度测试结果,对比不同地点的加速因子,初步建立老化速率图谱绘制方法。结果 随着紫外老化以及热老化时间的增加,硅橡胶的憎水性先增强、后逐渐变差,硅橡胶硬度以幂函数形式增加。SEM结果表明,硅橡胶表面发生降解。结合表面硬度特性可以较好地表征材料的老化状态,并用于老化图谱绘制,老化模型结果与自然试验结果一致。结论 硅橡胶老化图谱可以较好地预测各地不同环境下硅橡胶的老化状态,帮助电网制定运维策略,降低成本。     

主减速器橡胶密封圈性能衰减模型及日历寿命评估

目的 构建主减速器橡胶密封圈储存/装机条件下的性能衰减模型,评估其实际储存日历寿命、储存/装机条件下的折算系数。方法 将功能结构件实际尺寸（实际装配、初始轴向厚度和压缩时轴向厚度）、实际生产产品尺寸和安全裕度相结合,确定橡胶密封件的失效判据。对实际使用的FX-4、FX-17橡胶密封圈2种初始压缩率的装机状态下进行5个温度点的加速老化试验,测定2种橡胶密封圈压缩永久变形率的老化指标参数,利用回归分析得到相应的衰减模型,结合实际储存13a的橡胶密封圈的压缩永久变形率进行检验,确定储存/装机条件下的折算系数。结果 以25%为失效判据,橡胶密封圈储存年限可达19.8 a。结论 为了保证使用安全和外场计算方便,FX-4密封圈装机使用1 a相当于储存2 a,FX-17密封圈装机使用1 a相当于储存3 a。