密封用发泡硅橡胶的压缩老化及寿命评估

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2023.12.009

中国塑料 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (12): 54-59.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.12.009

密封用发泡硅橡胶的压缩老化及寿命评估

魏驰原¹, 解静静¹, 史培鑫¹, 高乾宏², 李海霞¹()

^1.南京工业大学浦江学院土木与建筑工程学院，南京 211200
^2.南京理工大学环境与生物工程学院，南京 210094

收稿日期:2023-07-19 出版日期:2023-12-26 发布日期:2023-12-26
通讯作者: 李海霞（1973-），女，副教授，研究方向：膜材料/高分子材料改性，442060704@qq.com
E-mail:442060704@qq.com

Compression aging and lifetime assessment of foamed silicone rubber for sealing

WEI Chiyuan¹, XIE Jingjing¹, SHI Peixin¹, GAO Qianhong², LI Haixia¹()

^1.School of Civil and Architectural Engineering，Nanjing Tech University Pujiang Institute，Nanjing 211200，China
^2.School of Environmental and Biological Engineering，Nanjing University of Science & Technology，Nanjing 210094，China

Received:2023-07-19 Online:2023-12-26 Published:2023-12-26
Contact: LI Haixia E-mail:442060704@qq.com

摘要/Abstract

摘要：

采用压缩热老化法对密封用发泡硅橡胶材料在 180 ℃下进行不同时间的加速老化，对撕裂性能、质量损失率、微观形貌、红外光谱等进行测试分析，并以压缩回弹率作为重要参数对密封用发泡硅橡胶材料进行了寿命评估。并以压缩老化回弹率实验数据评估了发泡硅橡胶材料的使用寿命。结果表明，随着老化时间的增加（36 h内），撕裂强度略微增加，当老化时间大于72 h后，撕裂强度下降；随着时间的不断增加，质量损失率逐渐增大，在144 h内从0增加到5.5 %；发泡硅橡胶表面分子链在180 ℃热老化下硅橡胶分子链的主链和侧链均发生了断裂，而内部分子链的主链以交联为主，侧链以断裂为主；随着老化时间的增加，发泡硅橡胶表面出现裂缝和气孔，而内部的泡孔由大逐步变小；在23、35、40 ℃下的使用寿命分别为15.65、7.01、5.11年。

关键词: 发泡硅橡胶, 压缩老化, 压缩回弹率, 寿命评估

Abstract:

A compression thermal aging method was employed to accelerate the aging of foamed silicone rubber for sealing at 180 ºC over different time. The tearing performance， mass loss rate， microstructure and infrared spectroscopy of the aged rubber samples were analyzed， and their lifetime was evaluated by using compression rebound rate as an important parameter. The results indicated that the foamed silicone rubber exhibited a slight increase in the tear strength with an increase in aging time （within 36 h）， followed by a decrease after aging for over 72 h. With a continuous increase in the aging time， there is a gradual increase in the mass loss rate of the foamed silicone rubber from 0 to 5.5 wt% within 144 h. The infrared spectroscopic analysis indicated that the main and side chains on the surface molecular chain of the foamed silicone rubber were broken after thermal aging at 180 ℃. However， its main chains in the internal part were mainly cross⁃linked， but its side chains were mainly broken. The morphological observation indicated that there were cracks and pores appearing on the surface of the foamed silicone rubber with an increase in aging time， whereas the internal pores decreased gradually from a large size to the small one. The service lifetime of the foamed silicone rubber material was evaluated by using experimental data on the compression aging rebound rate. The results showed that the service lifetimes were 15.65， 7.01， and 5.11 years at 23， 35， and 40 ℃， respectively.

Key words: foamed silicone rubber, compression aging, compression rebound rate, life assessment

中图分类号:

TQ333.93

魏驰原, 解静静, 史培鑫, 高乾宏, 李海霞. 密封用发泡硅橡胶的压缩老化及寿命评估[J]. 中国塑料, 2023, 37(12): 54-59.

WEI Chiyuan, XIE Jingjing, SHI Peixin, GAO Qianhong, LI Haixia. Compression aging and lifetime assessment of foamed silicone rubber for sealing[J]. China Plastics, 2023, 37(12): 54-59.

图/表 9

图1 不同老化时间下撕裂强度的变化曲线

Fig.1 Tear strength against aging time

图2 不同老化时间下的质量损失变化曲线

Fig.2 Weight loss against aging time

图3 不同老化时间下样品的FTIR曲线

Fig.3 Infrared spectra of the samples for different aging times

图4 不同老化时间下样品的表面微观形貌图

Fig.4 Surface micromorphology of samples for different aging times

图5 不同老化时间下样品的截面微观形貌图

Fig.5 Cross section microscopic morphology of the samples for different aging time

图6 硅橡胶分子链降解机理图

Fig.6 Degradation mechanism of silicone rubber molecular chain

图7 不同温度不同老化时间下样品的回弹率曲线图

Fig.7 Rebound rate of the samples at different temperature for various aging time

图8 logτ与（1/T）的线性关系

Fig.8 Linear relationship between logτ and（1/T）

温度/℃	预测寿命/年
23	15.65
35	7.01
40	5.11

表1 不同温度下的预测寿命

Tab.1 Predicted lifetime at different temperatures

参考文献 15

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密封用发泡硅橡胶的压缩老化及寿命评估

Compression aging and lifetime assessment of foamed silicone rubber for sealing

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