Page 223 - 《精细化工》2023年第3期

第 3 期 冯裕智，等: 双端硅氢全氟聚醚-b-聚硅氧烷在丁腈橡胶中的性能
相比之下，PFPE-b-PSi-2 使 NBR 的玻璃化转变
区往高温方向移动了–2~16 ℃，T g 为 5.7 ℃，tanδ
为 0.78，该改性 NBR 滞后现象更加严重，吸收的振
动能量最多。由此说明，可反应型 PFPE-b-PSi-H 与
NBR 进行部分交联后，一定程度上能降低 NBR 内
部分子链的摩擦阻力，并使硫化胶的玻璃化转变区
往高温移动，更加符合制品的使用环境温度（0~
120 ℃），并且还提高了其损耗因子，这意味着改性
NBR 具有更好的减震效果。除此之外，在图 9 的橡
胶弹性平台区中，改性 NBR 的 tanδ 要低于未改性
NBR。因为 A10-P 和 PFPE-b-PSi-H 分子链都具有良
好的润滑性和柔顺性，随着温度的升高，分子链运
动变得更加容易，调整构象变得更加迅速，一定程
度上迫使 NBR 分子链加快运动。由于 A10-P 与 NBR
以物理方式共混，当温度升高时，物理缠结点逐渐
解开，A10-P 分子链从 NBR 内部往表面迁移，使
NBR 内部自由空间变大，NBR 分子链运动更加充分，
因此，tanδ 变得更小。而 NBR(PFPE-b-PSi-2)改性 NBR
时，改性 NBR 的 tanδ 相对最高，可能是 PFPE-b-PSi-2
与 NBR 化学交联程度较高，使硫化胶内部的分子链
运动相对受阻。
2.6 改性 NBR 的 TGA 分析
图 10 为改性 NBR 的 TGA 曲线。
图 10 改性 NBR 的 TGA 曲线
Fig. 10 TGA curves of modified NBR
从图 10 可以发现，NBR 的 10%热失重温度
（T 10%）及残炭率分别为 315 ℃和 35.95%。NBR(A10-
P-2.0)的 T 10% 及残炭率提高至 369 ℃和 43.60%，而
NBR(PFPE-b-PSi-2-2.0)的T 10%和残炭率分别为380 ℃
和 45.42%，比 NBR 分别提高 65 ℃和 9.47%。这是
由于全氟聚醚基本身具有优异的热氧稳定性和抗燃
性 [20] 。根据化学键键能可知，在高温作用下，优先
断裂 NBR 中的 C—C 单键、PFPE-b-PSi-H 中的丙基和
非氟醚键（—CH 2CH 2CH 2—和—CF 2CH 2OCH 2—），而
全氟聚醚链中的 C—O 因受到氟原子屏蔽保护，不
容易断键 [21-22] 。因而全氟聚醚链段逐渐迁移到 NBR
表面，形成保护层。在降解过程中，全氟聚醚基产
·679·
生长链的自由基，可能与 NBR 的自由基发生偶合，
提升该链段的热稳定性。另外，全氟聚醚基分解后，
产生的氟化氢与配方中的防老剂 4010NA 胺化物形
成氟铵盐，附着在胶面或胶体空隙中，一定程度减
缓了 NBR 热分解，对内部的 NBR 分子链起到一定
的保护作用。
3 结论
利用全氟聚醚烯丙基醚与双端含氢硅油通过硅
氢加成法制备了具有可反应 Si—H 键的 PFPE-b-
PSi-H 减磨剂。当 PFPE-b-PSi-2 减磨剂含量为 NBR
质量的 2.0%时，几乎不影响 NBR 的力学性能，并
明显改善 NBR 的磨损性能、胶面摩擦系数和热稳定
性，与 NBR 相比，NBR(PFPE-b-PSi-2)的阿克隆磨
耗体积降低了 50%，静摩擦系数和动摩擦系数分别降
低了 46%和 44%，T 10%提高 65 ℃，残炭率提高 9.47%，
tanδ 从 NBR 的 0.73 提高到 0.78。本文所设计的
PFPE-b-PSi-H 亦可用于一切能够发生硅氢加成的产
品中，比如注射型（氟）硅橡胶、氟素离型剂、防涂
鸦涂料等。甚至也能用于防潮、高透和低介电常数
的薄膜或涂层。
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