Page 59 - 《橡塑技术与装备》2026年2期

理论与研究
THEORY AND RESEARCH

碳纤维补强氟橡胶的性能研究

韩珩，王娇娇
( 沈阳化工大学机械与动力工程学院，辽宁 沈阳 110000)
摘要 ： 为探究碳纤维含量对氟橡胶的补强效果，在氟橡胶的基本配方中添加碳纤维粉对氟橡胶进行改性，采用机械共混法制
备碳纤维氟橡胶复合材料，并对复合材料的硬度、拉伸强度和拉断伸长率进行表征，研究氟橡胶改性前后的性能变化。实验结果
表明，试样老化后碳纤维 / 氟橡胶复合材料硬度值均在 ±1 之间变化，随着碳纤维含量的增加，拉伸强度和断裂伸长率均越来越低，
通过对比发现添加碳纤维的质量分数为 5 时复合材料的力学性能较佳。
关键词 ： 碳纤维 ；氟橡胶 ；高温老化 ；拉伸强度 ；拉断伸长率
中图分类号 ： TQ333.93 文章编号 ： 1009-797X(2026)02-0013-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2026.02.003

氟橡胶的主要结构基础是氟碳化合物，它由氟和 公司产品 ；炭黑 N990，龙星化工股份有限公司产品 ；
碳两种元素组成。氟橡胶的分子结构中，碳原子呈线 Ca(OH) 2 、活性 MgO、双酚 AF 和苄基三苯基氯化磷
性排列，而氟原子则与碳原子通过共价键连接，强而 均为市售产品。
稳定的碳 — 氟共价键赋予了氟橡胶优异的耐老化性、 1.2 设备与仪器
耐候性、耐油性、耐腐蚀性和热稳定性，被广泛应用于 开放式炼胶机，型号 XK-160B，上海轻工机械
石油化工、电子电气、国防军工和航空航天等领域 [1~5] 。 股份有限公司生产 ；平板硫化机，型号 ZB-910，江
鉴于对新发展条件下汽车发动机更高技术的要求，传 苏正瑞泰邦电子科技有限公司生产 ；邵氏硬度计，型
统的丁腈橡胶、硅胶和三元乙丙橡胶等密封材料已不 号 LX-A，南京苏测计量仪器有限公司生产 ；万能拉
能满足要求，丁腈橡胶的耐热度（100 ℃）达不到发 伸试验机，型号 AI-7000-MUT，高铁检测仪器（东莞）
动机的工作温度（150 ℃），硅胶的耐油性一般，三元 有限公司生产 ；高温老化箱，型号 GT-7017-M，高
乙丙橡胶不耐油。面对高转速、高温、介质复杂的工 铁检测仪器（东莞）有限公司生产。
作环境，对曲轴油封的密封性能也提出了新的要求。 1.3 橡胶配方
而针对这些要求，选择耐高温耐油耐腐蚀且摩擦系数 主要橡胶配方见表 1。
较低的氟橡胶作为研究对象，通过对氟橡胶的改性对 表 1 橡胶配方
其进行再优化以适应更加恶劣的工作环境，从而满足 原材料名称 基本配量
氟橡胶 26 100
汽车发动机曲轴油封要求。近年来，关于用碳纤维增 活性 MgO 5
强橡胶复合材料的研究越来越多 [6~7] 。复合材料纤维 Ca(OH) 2 6
碳纤维粉 0，5，10，15，20
的高强度高模量与橡胶的高弹性有机结合，赋予材料 炭黑 N990 15
苄基三苯基氯化磷 0.6
高模量、高强度、耐撕裂及低的摩擦系数和磨损率等 双酚 AF 2
特殊性能 [8] 。本文采用碳纤维粉改性氟橡胶，基本橡
胶配方不变，通过改变碳纤维含量的添加份数来增强 1.4 试样制备
其物理性能。 按照上述制定好的实验配方，首先将生胶在 0.5 mm

的辊距薄通 10 次，此时其流动性已增加一倍，待生胶
1 实验部分 包辊，加入称量好的各种橡胶配合剂，进行混炼，辊
1.1 原材料
氟橡胶 26，沈阳第四橡胶（厂）有限公司产品 ； 作者简介 ：韩珩（1979-），男，副教授，博士，主要从事
碳纤维粉（含碳量≥ 97%），碳烯技术（深圳）有限 机械结构设计及金属材料增材制造等方面研究。

年
2026 第 52 卷 ·13·