机械网--耐寒丁腈橡胶密封制品配方的研究

摘要：研究了丁腈橡胶的低温耐寒性能，设计出了具有良好耐寒性能的生产配方。胶料的脆性温度可以到达＜－61℃，紧缩耐寒系数在－40℃和－50℃下分别到达了 0.69 和 0.61，到达了产品的技术要求。关键词：丁腈橡胶；低温脆性；耐寒性；前言丁腈橡胶具有良好的耐油性，目前，它已作为1种通用耐油性橡胶广泛用于制造机车车辆制动机用的隔膜、Y 型圈、密封圈和胶垫等各类油封制品。此类密封制品是全部制动机的关键部件，其性能的好坏直接影响到制动性能和全部行车安全。在这些耐油橡胶制品的使用进程中，由于工作环境的需要，除要求具有良好的耐油性外，还要求具有非常好的低温耐寒性能，而丁腈橡胶的耐寒性常常就显得不足，从而影响了油封制品的使用寿命 [1] 。鉴于此点拆迁期限是怎么回事，本工作设计优化了以丁腈橡胶为主体材料的实验配方，使其低温耐寒性有了很大的提高。1 实验1.1 主要原材料NBR，牌号N1845，德国拜耳公司产品；N1965，台湾合成橡胶公司产品；JSR250S，日本合成橡胶公司产品；BR，牌号9000，上海高桥石油化工公司产品； 其他均为工业级市售产品。1.2 基本配方生胶 100，氧化锌 7，硬脂酸 1.5，4010NA 1.5, MB 1.5 硫化剂+促进剂 5，炭黑 55，软化剂 35，其它助剂 4；合计 210.5。1.3 实验仪器与设备X(S)K⑴60 开炼机，上海橡胶机械1厂产品；Y33⑸0A 型平板硫化机，江西萍乡无线电专用设备厂产品；XY⑴ 型橡胶硬度计，SJCW⑷ 橡胶低温脆性实验机，DXLL⑴0000 电子拉力实验机，上海化工机械4厂产品；XDY 型橡胶紧缩耐寒实验机，天津市材料实验机厂产品。1.4 性能测试实行标准所有测试均依照相应国家标准或橡胶行业标准实行。2 结果与讨论2.1 主体材料的选择在丁腈橡胶中，丁腈橡胶的丙烯腈含量高低对硫化胶料的各项性能有较大的影响，丁2烯链段分子极性小，柔顺性好，提供耐寒性；丙烯腈链段分子极性大，柔顺性差，提供耐油性。实践利用证明，低丙烯腈含量（18%~20%）的 NBR 能在满足良好耐油性的要求下，具有良好的耐寒性，故选其作为主体材料进行研究和实验。2.1.1 不同品种的NBR 胶料的性能比较NBR 是1种通用的合成橡胶，因 品种的不同，生 胶的分子结构和其它性能也有所差别，对低温耐寒性也有比较大的影响，本工作考察了3种不同牌号的低丙烯腈含量的NBR，并进行了对比实验，其 性能见表1。由 结果可知，这 3种NBR 的耐油性能相差不大，但 JSR250S的低温脆性和紧缩耐寒性能均要优于 N1845 和 N1965。分析缘由，多是由于 JSR250S 的丙烯腈含量散布范围比其它两种 NBR 要宽1些，从而使全部分子链具有更好的柔顺性。故选用JSR250S 牌号丁腈橡胶做为主体材料。表 1 不同牌号 NBR 胶料性能比较注：配方参见基本配方。

2.1.2 NBR/BR 并用与NBR 单用胶料性能的比较根据相干资料所述 [2] ，NBR 与BR 并用可以提高胶料的低温耐寒性能。并用了BR，相当于降落了胶料的丙烯腈含量，同时也降落了全部分子链的极性，从而到达提高耐寒性的目的。对NBR/BR 并用与NBR 单用所得胶料的性能进行了比较，结果见表2。表 2 NBR/BR 并用与 NBR 单用胶料性能比较注：除生胶外，其余配合剂用量见基本配方。

由表 2 可以看出，NBR 并用了1定量 BR 后，对胶料耐油性影响不大，但低温耐寒性能有所提高，因此，选用NBR/BR 并用作为生胶体系。对并用配比量作了进1步的实验考察，结果见表3。从表中可以看出，随着BR 配比量的增加，胶料的伸长率和低温耐寒性能越好，拉伸强度和耐油性逐渐降落。当2者并用到达80/20 时候，耐寒性提高较小，但耐油性和强度均有较大幅度的降落。综合比较，终究选用配比为85/15 的生胶作为主体材料。表 3 不同 NBR/BR 配比的胶料性能比较注：生胶体系为变量，其余配合剂用量见基本配方。

2.2 硫化体系对胶料性能的影响硫化配合剂混入橡胶，经热或其它方式处理能使橡胶分子之间产生交联，构成3维网状结构，从而到达改进橡胶加工工艺和物理性能的目的 ，因此，硫化配合剂的选择对胶料的性能有侧重要的影响。NBR 常常使用硫化体系有硫磺硫化体系、含硫化合物硫化体系、过氧化物硫化体系和复合硫化体系，本工作均考察了这4种硫化体系对胶料性能的影响，结果见表 4。结果表明，利用硫磺硫化体系，其强度和伸长任性能都比较好，但紧缩耐寒系数很低；用含硫化合物进行硫化，所得胶料的强度又偏低，耐油性较差；用过氧化物硫化，拉伸强度差于硫磺硫化体系，但紧缩耐寒系数较高；选用复合硫化体系除伸长率稍低于过氧化物硫化体系以外，其它各项性能均较优。综合考虑，利用复合硫化体系进行硫化所得胶料的物理机械性能最好。表 4 不同硫化体系对胶料性能的影响注：生胶为NBR 85，BR 15，硫化体系为变量，其余配合剂用量见基本配方。

2.3 补强体系对胶料性能的影响丁腈橡胶属于1种非结晶性、无定型的聚合物，本身的拉伸强度比较低，耐寒性能好的低丙烯腈含量的 NBR 拉伸强度则更低，因此胶料必须经过填充1定量的补强材料进行补强，才具有实际利用的价值，炭黑是丁腈橡胶的主要补强剂。工业利用的炭黑品种很多，不同品种的炭黑具有不同的结构度和粒径，从而具有不同的补强效果，对胶料的物理机械性能有侧重要的影响。本工作对5 种不同品种的通用型炭黑进行了实验比较，结果见表5。表 5 不同补强体系对胶料性能的影响注：生胶为NBR 85，BR 15，硫化体系为复合硫化体系，补强体系为变量，其余配合剂用量见基本配方。

从表中可以看出，各种类的炭黑均有各自的优缺点，其中快压出、混气、喷雾3种炭黑的耐寒性能均比较好，但混气炭黑的补强性能较差。对此3种炭黑进1步进行并用考察，发现快压出炭黑和混气炭黑依照 40/20 并用所得胶料性能最好，其性能为：拉伸强度13.0Mpa，伸长率485%，紧缩永久变形28%，低温脆性＜－61℃，紧缩耐寒系数－40℃下为0.55，－50℃下为0.42。2.4 软化体系对胶料性能的影响软化剂的加入能够增大橡胶分子之间的距离，减少分子之间的作用力，并产生润滑作用，使分子链之间容易滑动拆迁前政府要走哪些流程，同时也增加了橡胶大分子的柔顺性。软化剂是影响硫化胶耐寒性能最重要的配合剂之1，它的配合能够大大的提高硫化胶的耐寒性，同时也能改进胶料的活动性和加工性。据资料介绍 [3] ，耐寒性丁腈橡胶配方中常常使用的软化剂有邻苯2甲酸2丁酯（DBP），邻苯2甲酸2辛酯(DOP)，癸2酸2辛酯(DOS)，己2酸2辛酯(DOA)和液体丁腈等，或将它们并用。本工作对此进行了考察，比较结果见表6。表 6 不同软化体系对胶料性能的影响注：软化体系为变量，其余配合剂用量见基本配方。

由结果可知，软化剂的种类和用量对胶料的低温耐寒性能有很大影响，两种不同的软化剂并用能产生协同作用，通过对这几种软化剂的实验考察，可以看出，加入液体丁腈后所得胶料硬度偏高，而且伸长率较低；DBP、DOA 和 DOS 3种软化剂均具有较低的脆性温度和较高的紧缩耐寒系数，经综合考虑，选用DOA/DOS 并用所得胶料的耐寒性能最好。2.5 耐寒 NBR 配方的肯定通过对主体材料、硫化体系、补强体系和软化体系的系统考察，肯定了在低温下具有良好耐寒性的配方为：NBR 85，BR 15，氧化锌 7，硬脂酸 1.5，4010NA 1.5，MB1.5；快压出炭黑 40，混气炭黑 20，DOA/DOS 40, 复合硫化剂 4, 促进剂 2.5，其它助剂 4；合计 220。用该配方进行实验，所得胶料各项性能见表 7，到达了机车车辆制动机用油封制品的性能要求。表 7 耐寒 NBR 优化配方胶料性能

3 结论通过对各个配合体系的研究和实验考察，肯定了耐寒丁腈橡胶的优化配方。所得到的胶料具有良好的耐油和低温耐寒性能，脆性温度＜－61℃ ，紧缩耐寒系数在 －40℃和－50℃下分别到达了0.69 和0.61，到达了相应的技术指标。该配方还合适用于其它硬度较低，同时要求具有较高的拉伸强度和伸长率、良好耐寒性能和耐油性橡胶制品的生产。参考文献[1] 郑华. 耐寒丁腈橡胶隔膜的研制[J]. 特种橡胶制品，2000，21（4）：2830.[2] 赵志正. 基于丁腈和2烯弹性体并用硫化胶的耐寒性[J]. 橡胶参考资料，1996，26（10）：5860.[3] 橡胶工业手册（第1分册）[M]. 北京，化学工业出版社，1998：387476.作者单位：株洲时期新材料科技股份有限公司/技术中心(end)资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章