耐寒丁腈橡胶密封制品配方的研究

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1、耐寒丁腈橡胶密封制品配方的研究作者：谢彦飞张友南唐先贺杨军摘要：研究了丁腈橡胶的低温耐寒性能，设计出了具有优良耐寒性能的生产配方。胶料的脆性温度可以达到＜－61℃，压缩耐寒系数在－40℃和－50℃下分别达到了0.69和0.61，达到了产品的技术要求。关键词：丁腈橡胶；低温脆性；耐寒性；前言丁腈橡胶具有优良的耐油性，目前，它已作为一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、密封圈以及胶垫等各类油封制品。此类密封制品是整个制动机的关键部件，其性能的好坏直接影响到制动性能和整个行车安全。在这些耐油橡胶制品的使用过程中，由于工作环境的需要，除了要求

2、具有优良的耐油性外，还要求具有非常好的低温耐寒性能，而丁腈橡胶的耐寒性往往就显得不足，从而影响了油封制品的使用寿命[1]。鉴于此点，本工作设计优化了以丁腈橡胶为主体材料的试验配方，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1.5，4010NA1.5,MB1.5硫化剂+促进剂5，炭黑55，软化剂35，其它助剂4；合计210.5。

3、1.3试验仪器与设备X(S)K-160开炼机，上海橡胶机械一厂产品；Y33-50A型平板硫化机，江西萍乡无线电专用设备厂产品；XY-1型橡胶硬度计，SJCW-4橡胶低温脆性试验机，DXLL-10000电子拉力试验机，上海化工机械四厂产品；XDY型橡胶压缩耐寒试验机，天津市材料试验机厂产品。1.4性能测试执行标准所有测试均按照相应国家标准或橡胶行业标准执行。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，丁二烯链段分子极性小，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。实践应用证明，

4、低丙烯腈含量（18%~20%）的NBR能在满足良好耐油性的要求下，具有优良的耐寒性，故选其作为主体材料进行研究和试验。2.1.1不同品种的NBR胶料的性能比较NBR是一种通用的合成橡胶，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，本工作考察了三种不同牌号的低丙烯腈含量的NBR，并进行了对比试验，其性能见表1。由结果可知，这三种NBR的耐油性能相差不大，但JSR250S的低温脆性和压缩耐寒性能均要优于N1845和N1965。分析原因，可能是由于JSR250S的丙烯腈含量分布范围比其它两种NBR要宽一些，从而使整个分子链具有更

5、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。2.1.2NBR/BR并用与NBR单用胶料性能的比较根据相关资料所述[2]，NBR与BR并用可以提高胶料的低温耐寒性能。并用了BR，相当于降低了胶料的丙烯腈含量，同时也降低了整个分子链的极性，从而达到提高耐寒性的目的。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2NBR/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并用了一定量BR后，对胶料耐油性影响不大，但低温耐寒性能有所提

6、高，因此，选用NBR/BR并用作为生胶体系。对并用配比量作了进一步的试验考察，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低。当两者并用达到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下降。综合比较，最终选用配比为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，形成三维网状结构，从而达到改善橡胶加工工艺和物理性能的目的，因此，

7、硫化配合剂的选择对胶料的性能有着重要的影响。NBR常用硫化体系有硫磺硫化体系、含硫化合物硫化体系、过氧化物硫化体系以及复合硫化体系，本工作均考察了这四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，其强度和伸长率性能都比较好，但压缩耐寒系数很低；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，但压缩耐寒系数较高；选用复合硫化体系除了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佳。表4不同硫化体系对胶料性能的影响注：生胶为N

8、BR85，BR15，硫化体系为变量，其余配合剂用量见