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丙烯酸酯橡膠的加工生產(chǎn)工藝

日期:2024-10-10 14:13
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摘要: 丙烯酸酯橡膠的用老化、耐熱性能優(yōu)良,與一般橡膠相比,通常的使用溫度較高。在這種較高的溫度下,防老劑的防護(hù)作用往往不甚顯著,因此除皂交聯(lián)型丙烯酸酯橡膠外,通常不需加防老劑。另外,因丙烯酸酯橡膠制品基本上是在與熱油接觸的條件下使用的,軟化劑在使用過(guò)程中全產(chǎn)生揮發(fā)、抽出、移棲現(xiàn)象,所以通常不宜采用。這樣,配方就比較簡(jiǎn)單,通常僅包括硫化劑,補(bǔ)強(qiáng)劑,操作助劑三部分,防老劑和軟化劑只個(gè)別使用。 (一)硫化劑 前述各類丙烯酸酯橡膠由于交聯(lián)單體種類的不同,硫化體系亦不相同,僅概括介...

       丙烯酸酯橡膠的用老化、耐熱性能優(yōu)良,與一般橡膠相比,通常的使用溫度較高。在這種較高的溫度下,防老劑的防護(hù)作用往往不甚顯著,因此除皂交聯(lián)型丙烯酸酯橡膠外,通常不需加防老劑。另外,因丙烯酸酯橡膠制品基本上是在與熱油接觸的條件下使用的,軟化劑在使用過(guò)程中全產(chǎn)生揮發(fā)、抽出、移棲現(xiàn)象,所以通常不宜采用。這樣,配方就比較簡(jiǎn)單,通常僅包括硫化劑,補(bǔ)強(qiáng)劑,操作助劑三部分,防老劑和軟化劑只個(gè)別使用。

   (一)硫化劑   

   前述各類丙烯酸酯橡膠由于交聯(lián)單體種類的不同,硫化體系亦不相同,僅概括介紹如表1。  

   1     丙烯酸酯橡膠的交聯(lián)體系

丙烯酸酯橡膠類型

皂交聯(lián)型

羧酸銨鹽交 聯(lián) 型

自交聯(lián)型

多胺交聯(lián)型

(含氯及不含氯)

含氯多胺交 聯(lián) 型

不含氯多胺交聯(lián)型

             硫化體系

使用情況

金屬色

與硫黃

苯甲酸銨

苯二甲酸

酐①

三乙撐四

胺與硫黃

乙烯基硫

脲與鉛丹

過(guò)氧化物

硫化劑成本

加工穩(wěn)定性

膠料存放性

氣味

平板硫化溫度,℃

后硫化

污蝕模具

很好

無(wú)

165

可省去

無(wú)

很好

很好

165~170

有~嚴(yán)重

很好

無(wú)

175

無(wú)

160~170

很好

無(wú)

155

有~嚴(yán)重

一般

155~160

無(wú)

①在自交聯(lián)型丙烯酸酯橡膠中起促進(jìn)作用。


  1.多胺交聯(lián)型

  多胺交聯(lián)型丙烯酸酯橡膠交聯(lián)單體為2-氯乙基乙烯基醚和丙烯腈。該交聯(lián)單體活性低,硫化速度慢,需用活性高的硫化劑硫化。常用液體多胺類物質(zhì)如三乙撐四胺、四`乙撐五胺、1,6-己二胺等,使用三乙撐四胺時(shí)反應(yīng)如下:

  硫黃及載硫體可作為促進(jìn)劑使用。在硫化過(guò)程中硫黃與多胺相互作用,生成各種游離基,特別是氮原子上具有活性中心的游離基,能從橡膠分子鏈上奪取氫原子,引起交聯(lián),游離基HS·也容易與分子鏈上的活性位置結(jié)合成硫鍵,從而加速硫化過(guò)程。

  BA型丙烯酸酯橡膠試驗(yàn)表明,使用三乙撐四胺,四乙撐五胺、多乙撐多胺,1,6-己二胺硫化時(shí),在同等用量條件下硫化特性及硫化膠物理機(jī)械性能接近,*宜用量為多胺交聯(lián)劑1.5~1.75份,硫黃1份,其中1,6-己二胺工藝性能稍好,推薦在一般模型制品方面使用。多乙撐多胺分子量大,沸點(diǎn)高,不易揮發(fā),適用于空氣硫化,用量1.75份。其它胺類交聯(lián)劑因易揮發(fā),無(wú)法使丙烯酸酯橡膠完成空氣硫化。以多胺類物質(zhì)硫化時(shí),增加膠料堿性,可加速硫化過(guò)程,如使用堿性皂,即有明顯效果,用量不宜超過(guò)1份,以免熱老化性能變差。天然橡膠常用的活化劑氧化鋅有明顯抑制硫化作用,要避免使用,其它金屬氧化物除氧化鈣外也都有抑制硫化作用,應(yīng)予注意。

   極壓劑的各種油十分穩(wěn)定,使用溫度可達(dá)150℃,間斷使用溫度可更高些,這是丙烯酸酯橡膠*重要的特征。幾種合成橡膠耐熱、耐油性能比較見(jiàn)表2。

     表2   橡膠耐熱、耐油性能對(duì)比

膠             種

熱  空  氣

ASTM1號(hào)及4號(hào)油

ASTM1號(hào)油

制備潤(rùn)滑密封件可使用的溫度,℃

丙烯酸酯橡膠

氯橡膠

丁腈橡膠

硅橡膠

聚硫橡膠

優(yōu)

優(yōu)

中~優(yōu)

優(yōu)

優(yōu)

優(yōu)

優(yōu)

優(yōu)

優(yōu)

優(yōu)

-10~170

-40~200

-45~135

-60~200

-40~80


    BA型丙烯酸酯橡膠的耐熱、耐油性能試驗(yàn)結(jié)果示于表3。 

       表3   BA型丙烯酸酯橡膠的耐熱、耐油性能

175℃×72h老化后

拉伸強(qiáng)度保持率,%

扯斷伸長(zhǎng)率保持率,%

老化系數(shù)

硬度(邵爾A)變化

91

60

0.55

+6

200℃×24h老化后

拉伸強(qiáng)度保持率,%

扯斷伸長(zhǎng)率保持率,%

老化系數(shù)

硬度(邵爾A)變化

80

50

0.40

+10

50號(hào)機(jī)油175℃×24h

增重,%

體積膨脹,%

8.81

12.11

透平油175℃×24h

增重,%

體積膨脹,%

8.4

10.6

20號(hào)潤(rùn)滑油175℃×24h

增重,%

體積膨脹,%

2.24

8.65

含硫車用潤(rùn)滑油

拉伸強(qiáng)度保持率,%

增重,%

59

6.9

150℃×14d

體積膨脹,%

硬度(邵爾A)變化

13.2

-6

含硫車用潤(rùn)滑油

150℃×28d

拉伸強(qiáng)度保持率,%

增重,%

體積膨脹,%

硬度(邵爾A)變化

48

6.6

12.7

-6

   應(yīng)當(dāng)指出,丙烯酸酯橡膠耐芳烴油性較差,也不適于在與磷酸酯型液壓油、非石油基制動(dòng)油接觸的場(chǎng)合使用。   

    

   二、耐寒、耐水、耐化學(xué)藥品性能

   丙烯酸酯橡膠的酯基側(cè)鏈損害了低溫性能,標(biāo)準(zhǔn)的含氯多胺交聯(lián)型與不含氯多胺交聯(lián)型橡膠的脆化溫度分別為-12℃及-24℃,后者的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。經(jīng)努力,一些新型丙烯  酸酯橡膠的耐寒性能有了較大改進(jìn),但仍只有-40℃左右,劣于一股合成橡膠,成為應(yīng)用上的主要問(wèn)題。

   表4    丙烯酸酯橡膠的脆化溫度

試驗(yàn)配方

 

 

脆化溫度,℃

 

丙烯酸酯橡膠

硬脂酸

半補(bǔ)強(qiáng)爐黑

高耐磨爐黑

硫黃

三乙撐四胺

100

1

50

——

1

1

100

1

——

50

0.5

1

 

175℃×3d

ASTM1號(hào)油

150℃×3d

175℃×28d

ASTM2號(hào)油

150℃×3d

175℃×28d

ASTM3號(hào)油

150℃×3d

-23.0

-29.5

-19.0

-28.0

-18.8

-40.0

-18.8

-23.0

-23.0

-25.0

-25.0

-34.0

 

 

脆化溫度,℃

 

原始

熱老化

150℃×3d

150℃×3d

-23.9

-26.3

-9.5

-21.7

-23.0

-12.0

 

                          

   表5    丙烯酸酯橡膠的耐化學(xué)藥品性能

化學(xué)藥品

試驗(yàn)條件

抵抗性

拉伸強(qiáng)度

變化率,%

扯斷伸長(zhǎng)率

變化率,%

硬度變化率,%

體積變化率,%

時(shí)間

h

溫度

乙酸丁酮

丙酮

10%硫酸

乙醇

二硫化碳

四氯化碳

氯仿

甲酚

支物脂

呋喃

乙二醇

己烷

10%氫氧化鈉

硝基苯

苯酚

苯二甲酸二丁酮

硅油

甲苯

松節(jié)油

二甲苯

168

168

70

168

168

168

168

168

70

70

70

70

168

70

70

50

70

70

168

168

168

70

168

70

室溫

100

70

70

室溫

70

70

100

100

100

100

室溫

100

100

100

100

100

70

70

室溫

100

70

很差

很差

優(yōu)

很差

很差

很差

很差

很差

很差

很差

很差

很差

很差

很差

很差

好--差

很差

-79~-90

-75~-95

-30~-50

-60~-80

-56~-75

增加

——

-30~-75

-15~-50

+250~350

+250~350

+15~50

式   樣   分   解

-60~-80

-50~-75

-50~-70

-50~-70

+30~-50

-55~+55

-30~-40

+5~20

-30~-40

+350~450

+25~55

+250~350

溶脹無(wú)法測(cè)定

試 樣 分 解

0

-10~-30

+5~20

0

溶脹無(wú)法測(cè)定

試 樣 分 解

-15~~30

0

0~-5

+5~8

試   樣   部   分   分   解

-50~-80

-50~-70

-30~-40

+350~450

式   樣   分   解

-50~-75

-5~-15

-60~-80

-30~-50

-10~70

-20~-80

-50~-70

-30~-50

-25~-50

-60~-80

-10~-50

+15~-15

+20~-70

-50~-70

-30~-40

0~-5

-50~-70

-10~-25

-5~-50

-5~-60

-20`-40

+200~250

0~-5

+250~275

+25~140

+5~100

+20~120

+200~300


   由于酯基易于水解,使丙烯酸酯橡膠在水中的膨脹大,BA型橡膠在100℃沸水中經(jīng)72小時(shí)后增重15~25%,體積膨脹17~27%,耐蒸汽性能更差。另外,它在芳香族溶劑、醇、酮,酯以及有機(jī)氯等極性較強(qiáng)的溶劑和無(wú)機(jī)鹽類水溶液中膨脹顯著,在酸堿中不穩(wěn)定,見(jiàn)表5。


   三、物理機(jī)械性能

   丙烯酸酯橡膠具有非結(jié)晶性,自身強(qiáng)度低,經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)后拉伸強(qiáng)度*高可達(dá)12,8~17.3MPa/(130~180kgf/cm2),低于一般通用橡膠,但高于硅橡膠等。   

   溫度對(duì)丙烯酸酯橡膠的影響與一般合成橡膠相同,在高溫下強(qiáng)度下降是不可避免的,但彈性顯著上升,這是一特點(diǎn),對(duì)于作密封圈及在其它動(dòng)態(tài)條件下使用的配件非常有利。在150℃下丙烯酸酯橡膠的許多物理機(jī)械性能,如拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率、彈性等均顯示了與硅橡膠大體相同的水平,見(jiàn)表6。   

   丙烯酸酯橡膠的應(yīng)力松弛、蠕變及阻尼特性等隨負(fù)荷作用時(shí)間的不同而明顯地變比,此可以說(shuō)丙烯酸酯橡膠是一種物理機(jī)械性能對(duì)時(shí)間或速度依賴性較大的合成橡膠。

      表6   硅橡膠、丙烯酸酯橡膠在20℃和150℃下物理機(jī)械性能

 

20℃

150℃

丙烯酸酯橡膠

硅橡膠

丙烯酸酯橡膠

硅橡膠

硬度(邵爾A)

拉伸強(qiáng)度,MPa

(kgf/cm2)

扯斷伸長(zhǎng)率,%

彈性,%

70

10.5

(107)

137

8

71

5.9

(60)

97

62

68

3.7

(38)

74

68

70

3.9

(40)

82

70


  四、其它性能

  丙烯酸酯橡膠的穩(wěn)定性還表現(xiàn)在對(duì)臭氧有很好的抵抗能力,抗紫外線變色性也很好,可著色范圍寬廣,適于作淺色涂覆材料,此外還有優(yōu)良的耐候老化、耐曲撓和割口增長(zhǎng),耐透氣性,但電性能較差。

   丙烯酸酯橡膠的用老化、耐熱性能優(yōu)良,與一般橡膠相比,通常的使用溫度較高。在這種較高的溫度下,防老劑的防護(hù)作用往往不甚顯著,因此除皂交聯(lián)型丙烯酸酯橡膠外,通常不需加防老劑。另外,因丙烯酸酯橡膠制品基本上是在與熱油接觸的條件下使用的,軟化劑在使用過(guò)程中全產(chǎn)生揮發(fā)、抽出、移棲現(xiàn)象,所以通常不宜采用。這樣,配方就比較簡(jiǎn)單,通常僅包括硫化劑,補(bǔ)強(qiáng)劑,操作助劑三部分,防老劑和軟化劑只個(gè)別使用。

 


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