多组分橡胶复合材料压缩状态下的物理老化基础理论研究

老化与寿命预测是材料研究中的难点，橡胶制品的老化失效决定了其寿命，而具有饱和分子链结构的密封胶在压缩状态下老化行为的定量描述、长时间储存寿命的预测是亟需解决的问题。本项目拟根据全氟醚橡胶复合材料在压缩条件下的老化试验，以多种微观结构测试方法分析确定其物理老化的决定因素，以分子模拟手段详细描述不同温度、不同压力下多组分橡胶分子链的物理老化松弛过程，基于高分子统计学等基本理论，分析分子链松弛引起的均方末端距变化并与应力的变化进行关联，推导出基于分子理论的含有温度、压力参数的主组合曲线，研究物理老化失效模式并探讨物理老化机理，创建有效预测橡胶材料长时标力学性能的物理老化模型，得到压缩状态下适用于橡胶材料贮存寿命预测的科学方法。此方法将改变以半经验WLF方程或Arrhenius公式进行寿命预测的模式，从分子运动层面出发推导出多组分密封复合材料的主组合曲线，以此预测密封胶温和条件下的储存寿命。

本项目采用实验和分子模拟相结合的方式，系统研究了橡胶复合材料的老化过程，确定了橡胶材料在该过程中的性能变化规律和分子链松弛情况。在研究中，主要包含以下两个方面：1、橡胶材料的压缩状态下的热氧加速老化。橡胶材料的老化试验是在热空气循环烘箱中进行的，重载荷条件下的老化过程则采用应力松弛实验和压缩永久变形实验来研究压缩状态下的橡胶老化行为，通过Arrhenius方程和WLF方法研究橡胶复合材料的老化过程，并以多种微观结构测试方法分析如红外、DSC等确定其物理老化的决定因素；2、采用分子模拟方法研究橡胶分子链随温度及压力的运动情况。以分子模拟手段通过建立合适的模型，研究橡胶材料在宽温度范围内分子链的运动情况和材料性能的变化，详细描述不同温度和压力下多组分橡胶分子链的物理老化松弛过程；基于高分子统计学等基本理论，分析分子链松弛引起的均方末端距变化，研究老化失效模式并探讨老化机理，确定不同条件下橡胶复合材料的热氧老化过程。