一種滿足SAE J30R7標準耐油膠管 混煉膠的制備方法
丁腈橡膠是由丁二烯和丙烯腈經(jīng)乳液共聚而制得的一種高分子彈性體。極性丙烯腈單體的加入，使丁腈橡膠具有優(yōu)異的耐油性。隨丙烯腈含量的增加，丁腈橡膠的耐油性增大，耐磨性、氣密性增加，耐低溫性能變差。丁腈橡膠丁二烯鏈段的存在使其耐臭氧性能變差。通過加大防老劑用量，并用高飽和橡膠或樹脂加以改善。丁腈橡膠和聚氯乙烯極性相近，兩者并用，有良好的機械性能，通過并用聚氯乙烯改善了丁腈橡膠的耐油性、耐臭氧老化性、耐磨性，并改善了加工工藝性。本工作試采用丁腈橡膠和橡塑合金并用，制作出了滿足SAE J30R7耐油膠管要求的混煉膠。
1，實驗
1.1主要原材料
NBR，牌號3305，中國石油天然氣股份有限公司；
橡塑合金，牌號3460-5，衡水瑞恩橡塑科技有限公司；
其他原材料為市售產(chǎn)品。
1.2測試配方
物料名稱 | 1# | 2# | 3# |
3460-5合金 | 0 | 50 | 100 |
3305丁腈膠 | 100 | 50 | 0 |
氧化鋅 | 5 | 5 | 5 |
SA | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
防老劑4010NA/RD | 3 | 3 | 3 |
增粘樹脂1102 | 5 | 5 | 5 |
N550炭黑 | 65 | 50 | 50 |
輕鈣 | 60 | 60 | 60 |
耐熱增塑劑 | 20 | 15 | 28 |
CZ | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
TT | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
S-80 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
1.3設備和儀器
SK-160B雙輥筒煉塑機，上海橡膠機械廠；
XLB400*400*2平板硫化機，青島匯才機械制造有限公司；
MDR-2000無轉(zhuǎn)子硫化儀，上海德杰儀器設備有限公司；
401B-A老化試驗箱，上海德杰儀器設備有限公司；
QL-100臭氧老化試驗箱，北京中科環(huán)試儀器有限公司；
XCY-III低溫脆性試驗機，揚州市道純試驗機械廠；
DLL-3000單滾珠絲桿電子拉力機，上海德杰儀器設備有限公司。
1.4試樣制備
1) 調(diào)小輥距1-2mm，加生膠熱煉包輥；
2) 適當放大輥距， 加氧化鋅、防老劑、硬酯酸等；
3) 綬慢加入1/3~1/2補強填充劑，均勻吃粉；
4) 加入剩余的補強填充劑，增塑劑左右交叉割膠翻煉3-6次；
5) 靜置降溫后，加促進劑和硫磺等，繼續(xù)割膠翻煉，均勻后，薄通5次，調(diào)大輥距3mm下片 ；
6) 停放24h后用MDR-2000無轉(zhuǎn)子硫化儀測定膠料硫化特性；
7) 在電熱平板硫化機上硫化，硫化條件150 ℃*12min。
1.5性能測試
本制備方法基于SAE J30R7標準，部分要求詳見下表：
A
物性要求 | 強度 | 伸長率 |
數(shù)值 | +8MPA | +200% |
B
測試項目 | 耐熱空氣性能 | 耐油 IRM903 | 油耐燃C | 乙耐醇改性燃油性能(乙醇10汽油90) | |
老化溫度 | 125℃ | 125℃ | 23℃ | 23℃ | |
拉伸強度變化 | -20% | -40% | -45% | -45% | |
伸長率變化 | -50% | -40% | -45% | -45% | |
體積變化
| -5到+25% | 0到+50% | 0到+50% | ||
表一
2，結(jié)果與討論
2.1硫變性能分析
MH | ML | T5 | T10 | T30 | T50 | T90 | Ts1 | Ts2 | Vc1 | Vc2 | |
1# | 0.965 | 0.093 | 2.18 | 2.17 | 2.43 | 3.22 | 8.97 | 2.33 | 2.47 | 16.53 | 16.46 |
2# | 0.978 | 0.064 | 2.17 | 2.26 | 2.53 | 3.31 | 9.01 | 2.27 | 2.42 | 15.23 | 15.83 |
3# | 0.943 | 0.055 | 2.08 | 2.34 | 2.61 | 3.47 | 9.31 | 2.21 | 2.34 | 14.53 | 14.97 |
150*20min
上表從1#到3#隨著橡塑合金份數(shù)的逐漸增多，ML的值逐漸減小?？梢缘贸雎然垡蚁Χ‰嫦鹉z的機械加工性能有著明顯的改善效果，提高了混煉膠的流動性，可以減少混煉膠在擠出過程中因摩擦生熱造成的焦燒問題的出現(xiàn)。
2.2物性測試分析
測試項目 | 1#（3305） | 2#（50%3460-5） | 3#（100%3460-5） | SAE J30R7 | ||||
硬度（邵氏A） | 73A | 73A | 73A | |||||
強度（Mpa） | 10.8 | 11 | 8.8 | ≥8 | ||||
伸長率 | 343% | 355% | 285% | ≥200% | ||||
低溫脆性測試 | -38℃ | -37℃ | -35℃ | -34℃ | ||||
耐臭氧老化 | 50ppm*20%伸長*60%濕度*72h無龜裂 | |||||||
測試值 | 變化率% | 測試值 | 變化率% | 測試值 | 變化率% | 標準變化率% | ||
熱空氣老化125℃*70h | 硬度（邵氏A） | 83 | 82 | 87 | ||||
拉伸強度（Mpa） | 9.8 | -9.26 | 10.8 | -1.82 | 11.6 | +31.82 | ≥-20 | |
伸長率 | 147% | -57.14 | 185% | -47.85 | 142% | -50.18 | ≥-50 | |
耐903#浸泡125℃*70h | 硬度（邵氏A） | 60 | 60 | 67 | ||||
強度（Mpa） | 9.6 | -11.11 | 9.4 | -14.55 | 8.3 | -5.68 | ≥-40 | |
伸長率 | 290% | -15.45 | 280% | -21.13 | 170% | -40.35 | ≥-40 | |
體積變化率 | +13.3% | +16.3% | +7.05% | -5~25 | ||||
耐燃油C浸泡23℃*48h | 硬度（邵氏A） | 53 | 52 | 55 | ||||
拉伸強度（Mpa） | 6 | -44.44 | 6.3 | -42.73 | 5.6 | -32.5 | ≥-45 | |
伸長率 | 187% | -45.48 | 215% | -39.44 | 200% | -29.82 | ≥-45 | |
體積變化率 | +41.2% | +43.67% | +28.68 | 0~50 | ||||
耐柴油浸泡23℃*7d | 硬度（邵氏A） | 64 | 64 | 66 | ||||
強度（Mpa） | 9 | -28 | 9.5 | -24.60 | 6.8 | -22.73 | ≥-45 | |
伸長率 | 280% | -18.37 | 320% | -9.86 | 235% | -17.54 | ≥-45 | |
體積變化率 | +4.18% | +4.3% | +2.93% | 0~50 | ||||
耐乙醇汽油浸泡23℃*48h | 硬度（邵氏A） | 56 | 54 | 56 | ||||
強度（Mpa） | 6.1 | -43.52 | 6.5 | -40.91 | 5.2 | -40.91 | ≥-45 | |
伸長率 | 190% | -44.6 | 198% | -44.23 | 200% | -29.82 | ≥-45 | |
體積變化率 | +43.29% | +43.68% | +26.02% | 0~50 | ||||
當橡塑合金用量100%的時，經(jīng)125度熱空氣老化后硬度增加明顯，是由于其增塑劑的用量較大，導致其在長時間高溫過程中烘出，硬度和伸長率變化率增大，無法滿足標準要求。
橡塑合金對于耐油性能有著明顯的提升，隨著使用份數(shù)的增加，其浸泡后的體積變化率減小；橡塑合金和丁腈橡膠相并用，能夠滿足浸泡后性能變化的要求。
3，結(jié)論
（1）與純丁腈橡膠和純橡塑合金相比，在溫度125℃時長72h的熱空氣老化環(huán)境下，并用50%橡塑合金的混煉膠有著明顯的優(yōu)勢，可以明顯提高試樣的耐老化性能，有效保持原物理性能。
（2）橡塑合金浸泡后的物理機械性能明顯優(yōu)于純丁腈橡膠。增加橡塑合金的比例，試樣的耐油性提高。應根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)橡塑合金所占比例。
（3）橡塑合金可以改善混煉膠的加工性能。
（4）采用耐熱增塑劑可以滿足耐125度高溫膠管混煉膠要求。
因此，綜合以上性能測試，2#配方混煉膠可以滿足SAE J30R7標準表一中的所有要求。
編寫：劉學亮
審核：趙慶偉
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