现代航空飞行器领域中,丁腈橡胶密封件在液压、燃油和环控三大系统中应用普遍,比如:飞机起落架收放系统内密封圈、发动机密封件、飞行控制器和作动器密封件以及转向和制动系统密封圈等等,在上述复杂、多变的工作环境中,丁腈橡胶面临高温、高压、含氧气体和腐蚀介质等因素影响,极易发生硬化、龟裂、发软、发粘、变色等老化现象,其理化性能随之改变,力学性能也由此变差,进而影响密封圈的密封性能和使用寿命,因此本文就热油老化对丁腈橡胶的力学性能及摩擦学特性的影响开展了实验研究。首先,基于航空液压系统用橡胶密封件的实际工作环境,将丁腈橡胶在不同温度和时间下进行15#红油的浸泡加速老化实验。然后开展实验前后一系列宏观性能的测试与对比分析,包括溶胀性能—质量变化率和体积变化率测量,力学性能—邵尔A硬度、应力应变值、抗拉强度、拉断伸长率、定伸应力和撕裂强度等,结果表明:热油老化作用下丁腈橡胶容易发生溶胀,邵尔A硬度值先下降后上升,而抗拉强度、拉断伸长率、撕裂强度等力学性能快速下降,主要与老化温度和时间有关,且温度作用更加明显。基于老化残余性能经验公式以撕裂强度变化率作为评价指标开展贮存寿命预测,得到常温23℃下15#红油介质环境中丁腈橡胶的贮存寿命约为15年。其次,本研究借助场发射扫描电子显微镜(FESEM)从微观形貌和分子结构角度开展老化前后丁腈橡胶表面形貌、拉伸断口表面形貌分析及元素含量测试,发现老化后橡胶表面、拉伸断口表面更加平整光滑,元素含量变化较小。通过利用傅立叶变换显微红外光谱仪和热重分析仪对丁腈橡胶官能团变化情况和耐热稳定性能进行测试分析,结果表明老化促使分子结构改变,出现氧化现象和链的断裂,耐热稳定性减弱,失重质量比较低;并且老化时间越长、温度越高,丁腈橡胶的热稳定性越差,但失重质量越低。最后,针对加速老化后的丁腈橡胶试样,开展富油润滑和干摩擦状态下的摩擦磨损试验,并采用FESEM和能谱仪(EDS)分别对磨损前后试样的表面形貌与表面材料元素进行了对比分析,结果表明:在富油润滑状态下,老化程度越深,橡胶试样具有更大的摩擦系数,而干摩擦状态下获得的结果则相反;老化程度较轻的橡胶试样表面观察到更明显的彗星状和犁沟状磨痕,且磨痕表面比较粗糙,随着老化程度的加深,橡胶试样表面变得更硬,磨痕表面反而变得更光滑,磨屑也较为少见;两种摩擦状态下的试样磨损表面元素的含量差别不大,也没有观察到明显的氧元素的上升,表明摩擦磨损过程中没有出现严重的氧化现象。上述研究得到了不同老化温度与老化时间条件下,15#红油老化丁腈橡胶的力学性能以及耐热稳定性、摩擦磨损特性的变化规律,研究成果可为橡塑密封的设计与应用提供一定的指导意义。