丁腈橡胶具有优良的耐油、耐热和耐腐蚀性,密封制品多采用丁腈橡胶。丁腈橡胶密封件广泛应用于机械、电子、交通、石油化工、冶金、航空等领域。随着各种机械电子设备性能不断提高,在高速、高低温、强腐蚀等恶劣工况下,对橡胶密封件的性能要求也日益严格。为了提高密封件的使用寿命,除了要考虑密封材料必须的力学性能、弹性和耐油性外,还必须最大限度地提高材料的抗磨、减摩性能。本课题在调研了国内、外橡胶密封的现状和发展的基础上,提出了应用纳米技术对复合橡胶进行改性,以纳米Fe₃O₄磁性复合丁腈橡胶为研究的突破点。纳米颗粒具有尺寸小、比表面积大、表面间形态不同于颗粒内部、表面原子配位不全、表面活性强等特性。采用磁性纳米材料填充橡胶复合材料以期使丁腈橡胶的性能如耐磨耗性能获得提高并使丁腈橡胶带有磁性。磁性纳米技术的研究在橡胶复合材料中的应用已引起人们的关注。本课题选择纳米Fe₃O₄粒子作为丁腈橡胶的填充剂。从设计和制备纳米Fe₃O₄橡胶复合材料入手,研究Fe₃O₄的存在状态与橡胶复合材料结合后的力学性能、摩擦、磨损性能;探究纳米Fe₃O₄粒子复合丁腈橡胶的抗磨、减摩机理,为设计密封用高性能弹性体复合材料提供理论和应用依据。本项目采用干法混炼制备纳米Fe₃O₄磁性丁腈复合橡胶,对它的力学、摩擦学、磁学性能进行了测试,并对纳米Fe₃O₄磁性丁腈橡胶的表面摩擦、磨损、磁性能进行了分析研究。研究结果表明:1)丁腈橡胶填充了纳米Fe₃O₄粒子后,丁腈橡胶材料的拉伸强度和伸长率略有降低,而硬度有所提高。填充一定量的纳米磁性粒子对丁腈橡胶的其它物性没有明显的改变;2)填充纳米Fe₃O₄粒子的复合磁性橡胶,除了具有优异的耐油和良好的综合性能外,摩擦系数低和磨损率低。当纳米Fe₃O₄粒子填充质量分数为12%时摩擦系数仅为0.226,而未填充纳米Fe₃O₄粒子的丁腈橡胶的摩擦系数为0.775;3)局部放大观测,发现磁性纳米Fe₃O₄丁腈橡胶在摩擦副表面上形成了物理吸附膜,初步推断该物理吸附膜在摩擦表面具有自修复功能,有利于提高抗磨、减摩作用;4)纳米Fe₃O₄粒子在丁腈橡胶材料中的质量分数不同,材料的磨损形式也不同。随着填充质量分数的增加,观察到材料的磨损形式由犁削和粘着磨损逐步转变为粘着、疲劳剥落;5)纳米Fe₃O₄磁性丁腈复合橡胶密封件磁性力可作为密封力,适当选择该密封力可以提高密封件的密封性能和寿命。