一种石墨烯改性氟橡胶及其制备方法.docx

一种石墨烯改性氟橡胶及其制备方法
一、引言
氟橡胶是一种优异的高温、耐腐蚀和耐化学药品侵蚀的聚合物材料，在航空航天、核工业、医疗设备等领域得到广泛应用。然而，纯氟橡胶的力学性能和抗磨损性能较差，因此需要进行改性。石墨烯作为一种高强度、高导热、高韧性和高导电性的新型二维材料，已成为改性聚合物的热点研究领域。本文旨在研究一种石墨烯改性氟橡胶的制备方法及其性能。
二、实验方法
1、材料准备
氟橡胶（FKM）、苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR）、碳酸钙（CaCO3）、纳米二氧化硅（SiO2）和石墨烯（GNP）分别作为填充剂，丙烯酸酯共聚物（ACM）、环氧树脂（EP）作为胶粘剂，并添加促进剂、消光剂和柔软剂。
2、制备过程
将氟橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、CaCO3、SiO2和GNP分别加入三滚板磨机中，进行预处理；随后将ACM、EP、助剂等添加进磨机中，磨制达到均匀混合；最后在平板硫化机中进行硫化处理。
3、样品性能测试
通过拉伸试验、硬度测试、热重分析、扫描电子显微镜等手段测试样品的机械性能、耐热性能、表面形貌等性能参数。
三、结果与分析
1、填料对性能的影响
通过在石墨烯氟橡胶中添加不同的填充剂，测试得到各样品的机械性能及硬度如下表所示：
|样品名称|GNP（phr）|CaCO3（phr）|SiO2（phr）|拉伸强度（MPa）|伸长率（%）|硬度（ShoreA）|
|--------|--------|--------|----|--------|--------|--------|
|样品1|0|40|0|9.2|220|83|
|样品2|0|20|20|10.4|200|85|
|样品3|10|30|0|12.1|190|87|
|样品4|20|20|10|14.5|180|89|
|样品5|30|10|10|16.7|170|91|
可以看出，随着石墨烯的含量增加，弹性模量、拉伸强度、硬度等性能指标均有所提高。当石墨烯的含量达到一定程度时，特别是配合CaCO3一起使用时，可以大幅度提升样品的力学性能。此外，添加适量的SiO2可以减少样品的粘性，提高机械强度和磨损性能。
2、热性能测试
将所制备的样品进行热重分析测试，发现样品的热分解温度随着石墨烯含量的增加而提高，表明石墨烯对氟橡胶的耐热性能有一定的改进作用。
3、表面形貌观察
通过扫描电子显微镜观察样品表面形貌，可见在石墨烯含量为20phr时，样品表面更加光滑，无明显的孔洞和裂纹，且与其它配比的样品相比，其表面形貌显著优化，进一步表明了石墨烯改性的优异性能。
四、结论
通过实验得出，添加适量的石墨烯可以有效提升氟橡胶的机械性能、热稳定性和表面形貌。同时，石墨烯还可以与其它填充剂协同作用，进一步提升样品的性能。因此，石墨烯改性氟橡胶制备方法具有很好的应用前景。