F2311老化后的性能研究.DOC

F2311热老化后的性能研究 周红萍 李敬明 韦兴文 张伟斌 （中国工程物理研究院化工材料研究所，四川 绵阳621900） 摘要：对F2311进行了不同温度和不同时间的热老化，分析了热老化时间和热老化温度对F2311表面润湿性和动态力学性能的影响。结果表明：与老化前相比，F2311老化后的接触角普遍变小界面性能得到明显的改善、玻璃化转变向高温移动、损耗因子下降；但不同老化时间及不同老化温度之间的变化关系则相对比较复杂，对F2311热老化后动态力学性能的变化原因进行了分析。 关键词：F2311，热老化，接触角，动态力学性能 1 引言 F2311是偏氟乙烯与三氟氯乙烯1：145℃、55℃、65℃和75℃为期2个月、4个月和6个月的热老化。 采用液滴法在JY-82型接触角测定仪上对老化前后的F2311进行了静态接触角的测试，以水、二碘甲烷和乙烯乙二醇三种液体作为参考液，测量误差±0.5℃。 采用美国PE公司生产的DMA-7e型动态力学分析仪对F2311进行了动态力学性能测试。实验频率1HZ，升温速率2℃/min。 3 结果和讨论 3.1 热老化时间和热老化温度对F2311表面润湿性的影响 接触角是表征材料表面润湿性的重要参数，一般来说液体与固体表面之间的接触角越小，润湿效果就越好。只有当F2311表面具有良好的润湿作用，才能提高F2311粘结剂和炸药之间的界面作用，如果在PBX药柱中出现F2311和炸药润湿不良的界面缺陷，则在缺陷的周围会出现应力集中的局部受力状态，使药柱的性能受到影响。因此研究热老化过程中F2311的接触角变化是很有意义的。 其中F2311在不同温度点老化时接触角随老化时间的变化关系见图1。从图1可以看出：（1）热老化后，F2311与参考液之间的接触角发生了较明显的变化，并且随着老化时间的延长， F2311与3种参考液之间的接触角随时间的变化规律基本是一致的。（2）各个温度点相互之间老化后接触角随时间的变化关系又不尽相同，说明F2311老化后其接触角的变化关系还是非常复杂的：在45℃和75℃老化时，随着老化时间的延长接触角出现了先减小而后增大的趋势；而在55℃和65℃老化时，与老化前相比各个老化时间段的接触角均有减小但随老化时间的延长接触角的变化波动不大。（3）总的来说，基本上在各个温度点各个时间段老化后F2311的接触角都比未老化前有所减小，说明样品的表面极性增加了，这对于改善F2311表面润湿性提高界面作用是有利的，但当老化温度较高时（如75℃）在比较长的老化时间后（如6个月）接触角基本与老化前持平。 图1A 45℃老化时接触角随时间变化 图1B 55℃老化时接触角随时间变化 图1C 65℃老化时接触角随时间变化 图1D 75℃老化时接触角随时间变化 图1 F2311在不同温度老化时接触角随老化时间的变化 F2311在不同时间段老化时接触角随老化温度的变化见图2。从图2可以看出：（1）在某个固定时间段老化时，F2311与3种不同参考液之间的接触角随老化温度升高的变化关系基本一致。（2）对于不同老化时间段相互之间接触角随老化温度升高的变化又不尽相同，表现出了比较复杂的关系，不过除了老化2个月时接触角随老化时间基本单调下降外，老化4个月和老化6个月基本上有随着老化温度升高接触角先下降后增大的趋势。说明当老化时间比较长时（6个月），相对比较低的老化温度（45℃—65℃）对降低F2311接触角增强界面作用是有利的，如果将老化温度继续增大到75℃时，接触角基本与老化前持平。 3.2 热老化时间和热老化温度对F2311动态力学性能的影响 动态力学分析是研究高分子粘弹性的一种有效手段，F2311作为一种粘结剂其粘弹性变化对PBX的力学性能也有较大的影响，所以有必要研究热老化过程中F2311的动态力学性能变化。 其中F2311热老化前后的玻璃化温度Tg随老化温度和老化时间的变化关系见表1。从表1可以看出：45℃和55℃热老化后F2311的玻璃化转变普遍向高温移动，并且随着老化时间变长玻璃化温度变得更大，说明在此老化过程中F2311可能出现了交联，使分子链柔性降低。而65℃和75℃热老化后F2311的玻璃化温度变化不明显。 图2A老化2个月时接触角随老化温度的变化 图2B老化4个月时接触角随老化温度的变化 图2C老化6个月时接触角随老化温度的变化 图2 F2311在不同时间老化时接触角随老化温度的变化 表1 F2311在不同温度不同时间段老化后的玻璃化温度 老化时间 老化温度 未老化 老化2个月 老化4个月 老化6个月 45℃ 12.68 13.17 12.84 15.76 55℃ 12.68