高耐压高硬度橡胶材料的研究

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1、摘要由于丁腈橡胶fNBR)分子链上带有极性腈基基团且价格低廉，常用来作为耐油密封材料的首选材料。高丙烯腈含量的丁腈橡胶常被用来制备高耐压高硬度橡胶密封材料，但由于其低温性能和耐水性能不够好，应用领域相当有限。低丙烯腈含量的丁腈橡胶(NBR．18)具有很好的耐油、耐水和耐寒平衡性能以及很好的回弹性能，但强度和硬度较低。本论文在保证其低温性能，耐油性能和耐水性能的前提下，旨在提高丁腈橡胶的强度、硬度和高耐压性。研究工作主要分为两个部分：1．采用高填充量下炭黑补强的方法提高丁腈橡胶硬度和耐压性能，选取适宜的硫化体系、老化防护体系、耐寒增塑体系以及加入一定量的助交联剂对橡胶补强性能的影响。通过对

2、混炼胶进行硫化特性测试和硫化胶进行力学性能测试以及溶胀试验研究，考查硫化胶的综合性能，进行配方的优化，然后对优化配方后的硫化胶进行耐介质、耐压和动态力学性能测试，并对压缩表面进行光学显微分析。研究结果表明：配合体系选取DCP+促进剂+S复合硫化体系，加入4010NA／RD并用防老剂2．5份，增塑剂DOS为16份，助交联剂为HVA．2为2份。在单纯的炭黑填充体系中，填充炭黑N774／N330为80／60共140份，硫化胶硬度达到88(邵尔A)，拉伸强度为13．2MPa，断裂伸长率为176％，扯断永久变形为2％，压缩永久变形小，耐压强度能达到20MPa以上，耐甲基硅油和耐盐水(2％NaCl水

3、溶液)性能良好，但其生热大，焦烧时间短，加工困难。2．采用甲基丙烯酸金属盐和一定量炭黑协调作用来提高丁腈橡胶的硬度和耐压性能，其它配合体系不变。对混炼胶进行硫化特性测试和对硫化胶进行力学性能测试以及溶胀试验研究，优化混炼胶配方。分析优化配方后的硫化胶的耐介质、耐压和动态力学性能，对硫化胶胶压缩表面进行光学显微分析。研究结果表明：在甲基丙烯酸金属盐／炭黑复合补强体系中，甲基丙烯酸镁填充的性能比甲基丙烯酸锌的好。与纯炭黑补强体系相比，当填充炭黑N774／N330为60／45共105份，甲基丙烯酸镁为15份时，生热降低且焦烧时间延长，加工性能得到了改善。该体系硫化胶的硬度达到85(邵尔A)，耐

4、压强度能达到20MPa以上，拉伸强度和断裂伸长率分别为17．9MPa和213％，相比纯炭黑体系增加了4．7MPa和37％，同时该体系硫化胶的扯断永久变形小于8％，压缩永久变形较小，耐甲基硅油、耐盐水(2％NaCl水溶液)和耐低温性能良好。关键调：高耐压；高硬度；耐油；耐水：丁腈橡胶AbstractAcrylonitrile-butadienerubber(NBR)hasbeenextensivelyusedasoilresistantsealantduetothepolarcyanogengroupsonitsmainchainanditslowcost．NBRwithhigllacry

5、lonitrilecontentisoftenusedtopreparesealingrubbermaterialswithhighhardnessandpressureresistance，nevertheless，thepoorwaterandcoldresistanceareobstaclestoitsapplications．NBRwithlowacrylonitrilecontent(NBR-18)hasoutstandingoil，waterandcoldresistantperformancesbutlowstrengthandlowhardness．Inthispaper

6、，weaimtoincreasethestrengthandhardnessofNBR一18withoutsacrificingitsoil，waterandcoldresistance．Ourmainworkcanbelistastwopartsasfollows：1．TherubbermaterialwithhighhardnessandhighpressureresistanceWaspreparedbyselectingthepropertypeandamountofcarbonblack，appropriatevulcanizingsystem，ageingprotective

7、system，cold-resistancedplasticizingsystemwhileaddingacertainamountofauxiliarycrosslinkingagent．Thetestofvulcanizingcharacteristicsofrubbermixandthemeasurementofmechanicalpropertiesandswellingdegreeofvulcanizatewerecarr