螺杆泵定子橡胶材料制备及力学性能研究.pdf

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1、４９２化工机械２０１７年①螺杆泵定子橡胶材料制备及力学性能研究贺日东谈金祝（南京工业大学机械与动力工程学院）摘要选用３种不同丙烯腈含量的生胶（型号为Ｎ３９６５、Ｎ３３４５和ＪＳＲＮ２２０Ｓ）同时改变补强体系中炭黑与白炭黑的比例，研究生胶、补强剂和温度对丁腈橡胶材料力学性能的影响。结果表明，Ｎ３９６５弹性体材料在硬度、拉伸性能、压缩弹性模量及耐热性能等方面都优于其他两种材料。同时，研究了４种不同的炭黑与白炭黑并用比例对Ｎ３９６５力学性能的影响。结果表明，随着白炭黑用量的不断增大，Ｎ３９６５材料的抗拉强度、延伸率、撕裂强度和耐热性能均有提高，但其压缩弹性模量有所

2、降低，压缩永久变形量、蠕变量和应力松弛量变大，当炭黑和白炭黑的并用比例为１００∶３０时，Ｎ３９６５硫化胶料的综合性能最好。试验结果表明，温度对丁腈橡胶材料的力学性能有显著影响，随着温度的升高，丁腈橡胶材料的抗拉强度出现了明显的下降，压缩应力松弛率先快速减小随后逐渐增大。关键词螺杆泵定子材料丁腈橡胶生胶补强剂力学性能中图分类号ＴＱ０５１．２１文献标识码Ａ文章编号０２５４-６０９４（２０１７）０５-０４９２-０６由于螺杆泵的工作环境恶劣且复杂，温度高，提高丁腈橡胶的各项性能，很多的研究院所和科［６］压力大，在长期不间断工作和疲劳载荷的共同作研单位都在进行着不同的

3、探索和尝试。韩国用下，螺杆泵中橡胶定子的力学性能快速下降，使有等利用有限元法研究了定子橡胶材料的泊松比［７］材料出现老化，并发生破损失效，严重缩短了螺杆对螺杆泵举升压力（扬程）的影响。徐加勇等泵的使用年限，同时也限制了它的进一步发展和研究了仅加入无机填料填充丁腈橡胶的物理力学［１～３］［８，９］应用。橡胶定子作为螺杆泵使用过程中失效性能。林桂等研究了用聚酯短纤维增强的丁［１０，１１］最快的部件，它的寿命决定了整个螺杆泵的使用腈橡胶硫化胶料的压缩性能。李巧真等针［４］寿命，因此通过改变生胶材料种类以及补强剂对泵的总成性能测试实验，自行研制并设计了一［１２］种类

4、和配比等方法设计出合适的定子橡胶材料具套螺杆泵实验装置计算机控制系统。Ｊａｈｒｏｍｉ有十分重要的意义。ＡＥ等采用正交分析方法研究了加工工艺参数对早在１９３７年德国ＦａｂｅｎＩＧ公司就已经开始聚氨酯／丁腈橡胶／纳米碳酸钙混合物力学性能的［１３］了丁腈橡胶（ＮｉｔｒｉｌｅＢｕｔａｄｉｅｎｅＲｕｂｂｅｒ，ＮＢＲ）的工影响。业化生产，ＮＢＲ具有较好的耐介质性能、耐热性笔者采用实验的方法，研究３种不同生胶能和力学性能，得到了广泛的认可，具有十分广阔（Ｎ３９６５、Ｎ３３４５、ＪＳＲＮ２２０Ｓ）对ＮＢＲ弹性体材料［５］的开发应用前景。目前关于ＮＢＲ的研究主要性能的影响，通

5、过比较３种生胶制得的弹性体材集中在单一的硫化体系，或新型添加剂或补强剂料的拉伸性能、撕裂性能以及压缩性能等几个重对橡胶力学性能的影响，但是对基胶的选择对性要指标综合分析筛选一种最好的作为后续实验的能影响的研究则较少；此外，关于补强剂混合使用生胶。同时，研究补强剂配比，即炭黑（Ｎ３３０）和对力学性能影响的研究也少有报道。针对于如何白炭黑（ＳｉＯ２）的配比对ＮＢＲ弹性体材料力学性①基金项目：国家自然科学基金项目（５１１７５２４１）。作者简介：贺日东（１９９３-），硕士研究生，从事新能源技术及装备研究。联系人：谈金祝（１９６４-），教授，从事新能源技术及装备研究，

6、ｔｊｚｎｊｕｔ＠ｎｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。第４４卷第５期化工机械４９３能的影响，通过在不同的温度下测试几项受其影（Ｎ３３０）和沉淀法白炭黑（ＳｉＯ２），均由安徽立信橡响比较大的力学性能，最终确定补强剂的最佳配胶科技有限公司产；硫化剂采用的硫磺（Ｓ）是由比，为ＮＢＲ材料的性能优化提供理论基础和科学阿克玛化工有限公司产；助剂氧化锌（ＺｎＯ）和硬方法。脂酸均由上海京华化工厂有限公司产；促进剂1实验（ＤＭ）、防老剂（４０１０ＮＡ）和增塑剂（ＤＯＰ）均为橡1．1实验材料及配方胶工业常用原料。实验材料选用螺杆泵定子常用的丁腈橡胶为研究生胶种类以及补强剂配比对ＮＢＲ材（ＮＢ

7、Ｒ）材料。为了研究不同型号生胶对ＮＢＲ材料力学性能的影响，笔者设计了７种配方，分别命料力学性能的影响，实验选用３种型号的生胶，即名为Ａ、Ｂ１、Ｃ、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４和Ｂ５，均采用硫磺作为硫Ｎ３９６５、Ｎ３３４５和ＪＳＲＮ２２０Ｓ。其中，Ｎ３３４５和化剂。其中配方Ａ采用生胶Ｎ３３４５，配方Ｂ１～Ｂ５Ｎ３９６５均由德国朗盛公司产，ＪＳＲＮ２２０Ｓ生胶由以Ｎ３９６５作为基胶，配方Ｃ以ＪＳＲＮ２２０Ｓ作为基日本瑞翁公司产。补强剂选用常用的补强炭黑胶，具体配方见表１、２。表１不同生胶的橡胶材料试验配方ｐｈｒ原料ＡＢ１Ｃ生胶Ｎ３３４５１００--生胶Ｎ３９６５-１００-生胶

8、ＪＳＲＮ２２０Ｓ--１００炭黑Ｎ３３０５０５０５０氧