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泰州科德橡胶机械-密炼机:低成本氟橡胶(氟胶FKM与丁腈NBR并用)

发布时间:2019-05-22 12:17:00 点击:    编辑:澳门棋牌娱乐游戏平台

泰州科德橡胶机械-澳门游戏平台注册网站厂家2019年5月22日讯  氟橡胶具有耐高温 、耐化学腐蚀 、耐油 、 耐老化等一系列优点 ,但存在着弹性低 、压缩久变形大 、耐低温性能差 、加工性能不好等 弱点 ,特别是价格昂贵 ,使其应用范围受到一 定的限制 。丁腈橡胶是常用的耐油橡胶 ,使 用温度为 120 ℃,化学稳定性良好 ,价格远低于氟橡胶 。那么 ,将氟橡胶与丁腈橡胶并用 ,预期的目标是 : 

(1) 较大幅度降低产品价 格 ;

 (2)改善氟橡胶的加工性能 ; 

(3)可制得低 硬度的氟橡胶产品 ; 

(4)提高氟橡胶的疲劳性 能 (并用胶的共硫化性 ) ; 

(5)在耐热性和耐化 学介质性方面 ,可处于中间状态 。

      根据产品 具体使用要求 ,选择合适的并用比 ,量体裁 衣 ,提高产品性能的设计性 。 不同橡胶的并用 ,具有简单 、实用的优 点。橡胶并用涉及到的问题是两种橡胶的相 容性 ,共硫化和同步硫化 。那么氟橡胶与丁 腈橡胶的并用效果如何 ? 本文采用过氧化二异丙苯 / 三烯丙基异氰脲酸酯作为并用胶的 共硫化体系 ,对并用比 、配方 、硫化条件 、常规 性能及耐化学介质性进行了初步的试验研究 。结果表明 ,并用胶所采用的共硫化体系 是成功的 ,获得了综合性能优良 ,价格适中的 并用胶 ,为深入研究奠定了基础 。

1  实验部分

1. 1  主要原材料

       氟橡胶 ,FPM - 246 G,上海有机氟材料 研究所 ;丁腈橡胶 NBR - 40 ,兰化合成橡胶厂 ;过氧化二异丙苯 (DCP) ,工业品 ;三烯丙基异氰脲酸酯 ( TA IC) ,日本产品 ;喷雾炭黑 、 邻苯二甲酸二丁酯 (DBP) 、氧化镁等市售工 业品 。

1. 2  混炼与硫化

      FPM 与 NBR 的混炼 ,分别按常规混炼 工艺在 6 吋开炼机上进行 。并用胶按生胶比 例 70∶30 ,50∶50 ,30∶70 切割 FPM 、NBR 混 炼胶 ,进行并用胶的混炼 ,最后薄通 、下片 。 并用胶基本硫化条件 ,160 ℃×30min 。

1. 3  性能测试

       常规物理机械性能按国家标准进行测 试。硫化胶的耐化学介质性按 GB1690 - 82 进行 ,试样分别在乙醇 、 37 %HCl 、甲苯 、煤油介质中于室温浸泡 72h ,做溶胀试验 。

2  结果与讨论

     2. 1  FPM 与 NBR 的相容性与共硫化性

        FPM 和 NBR 虽然都是极性橡胶 ,但在 极性上 ,NBR 大于 FPM 。从分子结构上来 看 ,结构的相似性相差甚远 ,从理论上分析 、 判断 ,二者相容性差 。但相容性差 ,并不能作 为不能并用的先决条件 。其实 ,大多数高聚 物共混体都是热力学不相容的 ,仅由于粘度 大 ,才长期处于动力学稳定状态 。从目前共 混理论来看 ,完全相容 (互容 ) 的共混体系并 不是理想的体系 ,而由两种不相容高聚物组 成 ,但界面又结合得很好的体系 (链段相容 ) 才是理想的体系 。目前 ,共混体系的微观多 相性 、界面性质 、相的分布特征以及多相体共 硫化 ,引起了人们的关注 。FPM 与 NBR 若 能进行共硫化 ,使其两相界面之间通过化学 反应形成交联键 ,对界面过渡层的结构形成 以及并用胶的整体性能都极为重要 。利用界 面化学键 ,加强界面结合力 ,避免相分离 ,是 特别有效的措施 。那么 ,FPM 与 NBR 能否 进行共硫化呢 ? 丁腈橡胶属于不饱和橡胶 ,分子结构中 含有双键 ,所以通常用硫黄进行硫化 。当用 过氧化物 (如 DCP)硫化时 ,需配用交联助剂 三烯 丙 基 氰 脲 酸 酯 ( TAC ) , 由 于 TAC 与 TA IC 在结构和性能上的相似性 , TA IC 也有 近似的作用 。与硫黄相比 ,DCP/ TA IC 可以提高 NBR 的耐热性 、耐热油及耐寒性 ,且压 缩永久变形较小 。而氟橡胶属于饱和橡胶 , 不能用硫黄进行硫化 ,通常用二胺 、二羟基类 化合物及过氧化物进行硫化 。当普通氟橡胶 用过氧化物进行硫化时 ,由于硫化剂热解生 成的游离基反应活性小 ,硫化困难 ,当使用 TA IC 作游离基接受体时 ,可硫化氟橡胶 。 由此看来 ,FPM 与 NBR 可共用一个硫化体 系 —— —DCP/ TA IC ,这为 FPM/ NBR 共混物 界面结合创造了有利条件 。 共硫化是良好并用胶的必要条件 ,如能 进行同步硫化 ,也是研究者所希翼的 。事实 上 ,由于两种胶在分子结构上的差异以及粘 度的不同 ,而使硫化剂在两相中分布不均 ,导 致两相在硫化速度上有差异 ,当采用折中的 硫化条件时 ,常发生一相欠硫 ,一相过硫的情 况 。当用 DCP/ TA IC 作硫化体系时 , NBR 的硫化速度快 , FPM 的硫化速度慢 ,本实验 选择的基本硫化条件为 160 ℃×30min 。

2. 2  并用比对并用胶性能的影响

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      表 1 列出了 FPM/ NBR 不同并用比硫 化胶的物理机械性能 。从表 1 可以看出 ,随 着 FPM 含量的增加 ,并用胶的 100 %定伸应 力 、拉伸强度 、邵尔 A 硬度均增大 ,扯断伸长 率下降 。而在反映橡胶弹性的扯断永久变形 和压缩永久变形 (150 ℃×24h)上 ,当 FPM/ NBR 为 70/ 30 时为最小 。并用胶经 150 ℃× 72h 老化后 , FPM 含量越高 ,性能保持率也 越高 。从老化后的性能数据来看 ,变化幅度 大 ,可能有 DCP/ TA IC 硫化 NBR 、FPM 及其 并用 胶不足及 NBR 不能耐 150 ℃高温的双 重原因 。在 160 ℃×30min 的硫化条件下 , FPM 没有充分硫化 ,配方 5 # 与 6# 的性能数 据比较 ,证实了这个问题 。最佳的硫化条件 确定 ,还须进一步试验研究 。

2. 3  TAIC 对并用胶性能的影响

     当用过氧化物 (如 DCP) 硫化时 ,丁腈橡 胶常配用交联助剂 TAC 及 TA IC ,氟橡胶配 用 TAIC ,目的是提高橡胶的硫化速度和硫 化度 。究竟 TAIC 对 FPM 、NBR 及其并用胶 的硫化会产生多大的影响 ,大家做了对比试 验。

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      表 2 列出了 TAIC 对 FPM 、NBR 及其并 用胶性能的影响 。表 2 中性能数据表明 , TAIC 对 DCP 硫化的 FPM 、NBR 及其并用 胶均有明显提高硫化程度的作用 ,表现在定 伸应力 、硬度的增加 ,拉伸强度的提高和扯断 永久变形的下降 。且 FPM 比 NBR 更为显 著。 

2. 4  并用胶的耐介质性

      氟橡胶的特点之一就是具有极优越的耐化学腐蚀性能 ,对众多的化学介质稳定性很 高 ,优于其它橡胶品种 。丁腈橡胶因含有丙 烯腈而具有极性 ,因此对非极性和弱极性的 油类及溶剂具有优异的抗耐性 ,但对芳香族 溶剂 、卤代烃 、酮及酯类等极性较大的溶剂抗 耐性差 。用 FPM/ NBR 并用胶制造的橡胶 件 ,所遇到的化学介质可能是多样的 ,甚至是 变化的 (如抽取化学药品的螺杆泵橡胶定 子) 。本课题研究的目的之一 ,就是想通过 FPM 与 NBR 的并用 ,来降低产品价格 ,但又 在化学介质抗耐性方面与 FPM 相比 ,不要 有大的变化 ,这就涉及到并用胶的并用比 。 要达到上述目的 ,氟橡胶在并用胶中应为连 续相 (海相) ,才能对分散相 (岛相 ) 丁腈橡胶 起到腐蚀保护作用 。FPM 呈连续相的最少 含量 ,是并用胶耐化学介质性的转折点 ,也是 “性能 —价格比”的最大点 。 大家对二种橡胶及并用胶的耐化学介质 性做了实验 ,将试样在室温下于不同介质中 浸泡 72h ,测定溶胀率 (ΔV %) ,结果见表 3。

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      由表 3 可知 ,丁腈橡胶对煤油 、盐酸 、乙醇较 稳定 ,而在甲苯中体积变化大 。随着并用胶 中 FPM 含量的增加 ,橡胶在不同介质中的溶胀率均随之下降 。FPM 含量低的并用胶 , 也显著改善了 NBR 的抗耐性 。从表中的对 比数据还可以看出 ,加有 TAIC 硫化程度高 的橡胶 ,溶胀率下降 。 

     本文为 FPM/ NBR 并用的初步试验 ,在今后的研究工作中 ,大家还将优选最佳的硫 化条件 ,研究并用胶的胶相结构 ,以及确定能 形成 FPM 为连续相的最少含量 。

3  结论

     (1) FPM/ NBR 并用胶可用 DCP/ TAIC 共硫化 ,工艺性及硫化胶性能优良 。 

     (2) TAIC 能明显提高 FPM 、NBR 及其 并用胶的硫化度 。

    (3) FPM 质量分数低 (30 %) 的并用胶 , 也能显著改善 NBR 的化学稳定性 。当橡胶 的硫化程度提高时 ,溶胀率下降 。


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