第３１卷第６期 特种橡胶制品 Ｓｐｅｃｉａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｒｕｂｂｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｖｏ１．３１ Ｎｏ．６ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１０ ２０１０年１２月 配合剂用量对丁腈橡胶耐油性的影响 游全营。吴新国。杨维章 （西北橡胶塑料研究设计院，陕西咸阳 ７１２０２３） 摘要：在生胶及配方成份不变的情况下，分别研究了增塑剂ＤＯＳ、补强剂及硫化剂ＤＣＰ用量对丁腈橡胶耐 油性的影响，并对其影响机理进行了探讨。研究表明，随着增塑剂ＤＯＳ、补强剂及硫化剂用量的增加，丁腈橡 胶在燃油Ｂ、３＃标准油及４０５０滑油中体积变化率均减小，耐介质性能提高，其中增塑剂ＤＯＳ的用量对提高 丁腈橡胶的耐油性效果最为显著。同时本文还对比了丁腈橡胶与氟橡胶、氟硅橡胶在燃油Ｂ、１＃标准油、３＃ 标准油及４０５０滑油中体积变化率及物理机械性能的变化率，得出了３种橡胶对４种介质的抗溶胀能力结果。 关键词：ＮＢＲ；Ｄ０Ｓ；ＤＣＰ；耐油性能 中图分类号：ＴＱ３３３．７ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５—４０３０（２０１０）０６—００３５—０３ 橡胶的耐油性，是指硫化胶抗油类作用的能 力。当橡胶制品与各种油液长期接触时，油液能 的含量来提高其耐油性。 本文试验是在配方中生胶及其他配合组分不 变的情况下，分别改变增塑剂、补强剂及硫化剂的 用量，考察其用量对硫化胶在燃油Ｂ、３＃标准油 渗透到橡胶中，使之膨胀或体积增大；另一方面， 油类介质可以从硫化胶中抽出可溶性的配合剂 （如增塑剂等），导致硫化胶收缩或体积减少。这 及４０５０滑油中体积变化率的影响，以此说明其用 量对丁腈橡胶耐油性的影响。本文同时对比了丁 腈橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶在燃油Ｂ、４０５０滑油和 １＃、３＃标准油中浸泡固定时间后的体积及物理 机械性能的变化，得出了３种橡胶对燃油Ｂ、４０５０ 是一个动态平衡过程：如果溶胀导致的体积变化 大于收缩导致的体积变化，则呈现膨胀；反之则收 缩 ］。橡胶的耐油性通常是指耐非极性油类如燃 油，矿物油和合成润滑油。根据相似相溶原则：极 性聚合物溶于极性溶剂，非极性聚合物溶于非极 性溶剂。所以极性橡胶对非极性油类有良好的稳 滑油和１＃、３＃标准油的抗溶胀能力结果。 １实验部分 １．１主要原材料 定性，被称作耐油性橡胶，如丁腈橡胶、氟橡胶、氟 硅橡胶、氯丁橡胶和丙烯酸酯橡胶等；而非极性橡 胶如天然橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、顺丁橡胶等 称作不耐油橡胶。 丁腈橡胶耐油性能中等，对矿物油和合成烃 润滑油都有良好的抗溶胀能力，是最常用的耐油 ＮＢＲ２７０７，ＮＢＲ３６０６，兰州石化分公司； ＦＥ２６０１，ＦＥ２６０２，上海有机氟研究所；氟硅橡胶 ＦＳＥ７５６０，美国进口；喷雾炭黑，抚顺化工总厂；其 他原材料均为橡胶和塑料工业通用的国产原料。 １．２主要仪器与设备 橡胶。根据ＳＡＥ Ｊ一２００分类系统，丁腈橡胶的 耐热油等级要低于氟橡胶和氟硅橡胶，但丁腈橡 胶价格比氟橡胶、氟硅橡胶低得多，工艺性能好， 因而成为被广泛使用的胶种之一，是橡胶密封制 ＸＫ一１６０开炼机，广东湛江机械厂产，用于 塑炼、混炼胶料；５０ｔ电热平板硫化机，上海轻工 机械股份有限公司生产，用于硫化试样；拉力试验 机，ＡＩ一７０００Ｍ型，高铁科技股份有限公司，测定 品中用量最大的橡胶。丁腈橡胶随丙烯腈含量的 增加极性增强，耐油性能提高，但耐低温性能变 差，因此使用中不能完全依靠增加生胶中丙烯腈 收稿日期：２０１０—０７—１６ 拉伸性能．召 尔Ａ型橡胶硬度计，ＸＨＳ—Ａ，营口 市材料试验机厂，用于测定硬度；４０１Ａ型老化试 验箱，上海市轻工机械股份有限公司，用于硫化胶 的热油实验。 １．３测试方法 作者简介：游全营（１９７９一），男，河南扶沟人，工程师，主要从事橡 胶配方和工艺的研究。 拉伸性能按ＧＢ／Ｔ５２８—２００９进行测定；硬 ３６ 特种橡胶制品 第３１卷第６期 度按ＧＢ／Ｔ５３１～２００８进行测定；硫化橡胶耐液 体试验方法按ＧＢ／Ｔ１６９０—２００６进行测定。 １．４基本配方（质量份） 丁腈橡胶基本配方：ＮＢＲ３６０６／ＮＢＲ２７０７， ５０／５０；氧化锌，５；硬脂酸，１；防老剂，２；增塑剂 ＤＯＳ，１０；补强填充剂，８０；硫化剂ＤＣＰ，２。 氟橡胶基本配方：ＦＥ２６Ｏｌ／ＦＥ２６０２，５０／５０； 喷雾炭黑，５；吸酸剂，９；双酚ＡＦ，２；５＃磷，０．５。 氟硅橡胶基本配方：氟硅混炼胶ＦＳＥ７５６Ｏ， １００；三氧化二铁，４；ＤＣＰ，０．８。 ２结果与讨论 ２．１ 增塑剂ＤＯＳ用量对丁腈橡胶耐油性的影响 试验配方中采用了耐低温性能好的酯类增塑 剂ＤＯＳ，通过改变其在配方中的用量，来考察增 塑剂对丁腈橡胶耐热油性能的影响，试验结果见 图１。 毋｛卜 故 ＤｏＳ用量，份 图１ ＤＯＳ用量对丁腈橡胶耐油性的影响 从图１可以看出，在配方中各种配合剂质量 份不变的情况下，随着增塑剂ＤＯＳ用量的增加， 丁腈橡胶耐燃油Ｂ、３＃标准油及４０５０滑油体积 变化均呈明显的下降。当配方中无增塑剂ＤＯＳ 时，硫化胶在燃油Ｂ、４０５０滑油及３＃标准油中的 体积变化率分别为２６ ，１５．６ ，１０．５ ；当增塑 剂ＤＯＳ增加到１５份时，其体积变化率分别降低 到１７．８ ，９．６ ，７．５ ，说明增塑剂的加入能够 非常明显地提高丁腈橡胶的耐介质性能。这可能 是因为增塑剂的加入只是增加了分子链之间的距 离，减少了分子间的作用力，而增塑剂本身并没有 参与硫化交链反应，所以当硫化胶在热油中浸泡 时，增塑剂很容易被油抽出，使硫化胶的体积变 小；另一方面油液将从橡胶表层开始浸入，逐渐浸 透到橡胶中，使橡胶试样整体溶胀。随着增塑剂 用量的增加，被油抽出的增塑剂也增加，导致硫化 胶收缩的部分变大，试样在油中的总体积变化减 少，耐油性能提高。 ２．２补强填充剂用量对丁腈橡胶耐油性的影响 试验中保持其他配合组分不变，只改变补强 剂炭黑的用量，其用量对丁腈橡胶耐油性的影响 见图２。 图２补强剂用量对丁腈橡胶耐油性的影响 从图２可以看出，随着补强剂用量的增加，丁 腈橡胶在燃油Ｂ、３＃标准油及４０５０滑油中的体 积变化率均降低，说明增加炭黑等填料的用量有 助于提高丁腈橡胶的耐油性。这可能是因为炭黑 等填料粒子能吸附橡胶分子在其表面形成结构吸 附层，这种结构吸附层能与橡胶链段结合产生有 效的准交联，当硫化胶在油中浸泡时，主要是橡胶 体积的膨胀，而炭黑粒子既不能被油抽出，也不会 被油溶胀；随着炭黑用量的增加，硫化胶中橡胶大 分子的体积分数相应减少，使硫化胶的总体溶胀 程度变小，体积变化率降低，耐介质性能提高。 ２．３硫化剂ＤＣＰ用量对丁腈橡胶耐油性的影响 试验中保持其他配合组分不变，改变ＤＣＰ用 量，由试验结果绘制的曲线如图３所示。 僻 故 ＤＣＰ用量，份 图３ ＤＣＰ用量对丁腈橡胶耐油性的影响 图３表明，随着过氧化物硫化剂ＤＣＰ用量的 增加，丁腈橡胶在油中的体积变化率趋于降低，当 游全营等 配合剂用量对丁腈橡胶耐油性的影响 ＤＣＰ用量超过３．５份时，继续增加ＤＣＰ的用量， 硫化胶在油中的体积变化率减少的幅度变小。这 是因为在配方及工艺条件不变的情况下增加了 ＤＣＰ的用量，将会提高硫化胶的交联密度，而交 联密度的增加可以减少硫化胶在油中的溶胀，当 ＤＣＰ的用量超过３．５份时，硫化胶的交联密度已 从表１可以看出，无论是在燃油ｇ，４０５０滑 油、或是在１＃、３＃标准油中，氟橡胶的体积变化 率和物理机械性能的损失都最小；丁腈橡胶在３＃ 标准油、４０５０滑油浸泡后中的体积变化率和物理 机械性能的损失最大；氟硅橡胶对１＃、３＃标准 油和４０５０滑油的抗溶胀能力较好，但在燃油Ｂ 中溶胀较大，在４Ｏ℃的燃油Ｂ中浸泡４８ｈ后的体 经很大，继续增加其用量，交联密度的增大将变得 非常缓慢。 通过对图１，２，３的比较可以得出结论：增加 增塑剂ＤＯＳ、补强剂及硫化剂ＤＣＰ的用量均能 提高丁腈橡胶的耐油性，但增加增塑剂ＤＯＳ的用 量对提高丁腈橡胶的耐油性效果最为显著，同时， 随着增塑剂用量的增加，将会降低丁腈橡胶的粘 度，提高分子链的柔性。而胶料粘度的降低将能 增加填充剂的用量，分子间的柔性增加会降低其 玻璃化温度，提高其耐寒性，因此耐油丁腈橡胶配 方，在不影响胶料物理性能的前提下可以增大增 塑剂的用量。 ２．４丁腈橡胶与氟橡胶、氟硅橡胶耐油性的对比 试验 表１ ＮＢＲ与ＦＫＭ、ＦＶＭＱ耐热油对比试验 油类名称 ＮＢＲ ＦＫＭ ＦＶＭＱ 燃油Ｂ（４（）℃×４８ｈ） 体积变化率，％ ２Ｏ．５ 质量变化率， １２．２ １＃标准油１２０℃×７２ｈ 体积变化率，％ ７．８ 拉伸强度变化率， ５ 伸长率变化率， １８ 硬度变化，度 ＋２ ３＃标准油１２０℃×７２ｈ 体积变化率， ８．６ 拉伸强度变化率， １０ 伸长率变化率， ｌ２ 硬度变化，度 ３ ４０５０滑油１２０℃×７２ｈ 体积变化率， 拉伸强度变化率， 伸长率变化率， 硬度变化，度 积变化率和质量变化率分别为２２．１ 和１３ ，要 大于同等实验条件下丁腈橡胶的体积变化率 ２０．５ 和质量变化率１２．２ ，而同等实验条件下 １ Ｏ ６ ５ 的氟橡胶的体积和质量变化率仅为３．２ 和 。． １．５ 。表１的试验结果还表明：丁腈橡胶在１＃ 标准油中浸泡一定时间（１２０℃×７２ｈ）后，硫化胶 没有溶胀，体积反而收缩变小，硬度变大，因此当 丁腈橡胶的工作液体含有１号标准油时，设计人 员应考虑橡胶制品尺寸，防止橡胶收缩导致介质 的泄露。 ３ 结论 １）随着增塑剂ＤＯＳ用量的增加，丁腈橡胶 在燃油Ｂ、３＃标准油及４０５０滑油中体积变化率 均明显降低，耐油性提高。 ２）提高炭黑补强剂的用量，含胶率就会越少。 硫化橡胶在介质中体积变化率降低，耐油性提高。 ３）增加硫化剂ＤＣＰ的用量，将会提高硫化 胶的交联密度，丁腈橡胶在油中的体积变化率降 低，当ＤＣＰ的用量超过３．５质量份时，体积变化 率降低的幅度开始变小。 ４）ＮＢＲ３６０６／ＮＢＲ２７０７（５０／５０），ＦＫＭ２６０１／ ＦＫＭ２６０２（５０／５０），ＦＳＥ７５６０ ３种极性橡胶中，氟 橡胶对燃油Ｂ、３＃标准油和４０５０滑油的耐溶胀 能力最强，体积和质量变化率最小，在热油中机械 能损失也最小；丁腈橡胶对３＃标准油和４０５０滑 油的耐溶胀能力最弱，体积和质量变化率最大；而 氟硅橡胶在燃油Ｂ中的体积变化率最大。丁腈 橡胶在１号标准油中浸泡（１２０℃×７２ｈ）后，体积 会收缩变小。 参考文献： ［１］张殿荣，辛振祥．现化橡胶配方设计（第二版）［Ｊ］．北京：化 学工业出版社，１９０． ８ １