連曉磊, 肖風(fēng)亮, 劉新梅

（廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司, 廣東 廣州 510700）

0 前 言

通常液壓系統(tǒng)是以液壓油作為傳動(dòng)介質(zhì)，隨著現(xiàn)代液壓設(shè)備向高壓、高速、高溫和大容量方向發(fā)展，液壓介質(zhì)在使用時(shí)，從管線、泵和閥門等部位泄漏的可能性也增大，在接近高溫和明火的液壓設(shè)備中應(yīng)盡量使用難燃液壓油，以免發(fā)生火災(zāi)事故，造成人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失[1]。

水-乙二醇是由乙二醇、丙三醇或其聚合物溶于水中而形成的一種含水35%～55%的透明真溶液，其中還加入了相應(yīng)的增粘、抗磨、防銹、消泡等添加劑。它具有良好的抗燃性、低溫流動(dòng)性和穩(wěn)定性，是一種理想的抗燃液壓介質(zhì)，其潤滑性優(yōu)于高水基液體，穩(wěn)定性優(yōu)于乳化液，使用特性近似于礦物型液壓油，在冶金、礦山、船舶和鑄鍛等要求防火的液壓系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，在很多國家已經(jīng)成為難燃液壓油的主流[2]。

Aflas四丙氟橡膠是四氟乙烯和丙烯的共聚物，具有廣譜的耐化學(xué)介質(zhì)性能，缺點(diǎn)是耐低溫性差，它的玻璃化溫度在-2 ℃左右[4]，而且價(jià)格昂貴。三元乙丙橡膠也具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱、耐候、耐臭氧、耐水、耐水蒸氣、耐化學(xué)藥品等許多優(yōu)良性能，相對于四丙氟橡膠來講，它的典型特點(diǎn)是耐極性介質(zhì)性能較好，低溫性能優(yōu)越。四丙氟橡膠相當(dāng)于乙烯分子的氟取代物與丙烯的共聚物，因此，兩者在組成結(jié)構(gòu)上的相似，為兩者的并用提供了相容性基礎(chǔ)[5]。

通過在Aflas四丙氟橡膠中并用三元乙丙橡膠，一方面可以大大降低成本，因?yàn)镋PDM相對價(jià)格便宜，而且可以進(jìn)行高填充；另一方面可以改善四丙氟橡膠的耐低溫性能。本文主要研究不同的并用比例對Aflas/EPDM耐水-乙二醇型液壓油性能的影響以及對低溫性能的影響。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 主要原材料

Aflas四丙氟橡膠FA100S，日本旭硝子公司產(chǎn)品；EPDM IP4570，杜邦陶氏彈性體公司產(chǎn)品；過氧化物硫化劑DCP，上海高橋化工產(chǎn)品 ；炭黑N550，上?？ú┨毓井a(chǎn)品；炭黑N990，加拿大Cancarb產(chǎn)品 ；水-乙二醇型阻燃液壓油Nyvac FR 200D，美孚公司產(chǎn)品；其他均為市售工業(yè)品。

1.2 基本配方

四丙氟橡膠：FA100S，100（質(zhì)量份，下同）；N990，40；DCP，1.6；TAIC，5；其他助劑，4[4]。

三元乙丙橡膠：IP4520，100；氧化鋅，5；硬脂酸，0.5；N550，60；輕質(zhì)碳酸鈣，150；DCP，4；TAIC，3；其他助劑，2。

1.3 主要實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備

XK-160開煉機(jī)，佰弘機(jī)械（上海）有限公司生產(chǎn)；Z010高低溫材料試驗(yàn)機(jī)，德國Zwick公司產(chǎn)品；橡膠硬度計(jì)（邵爾A型），德國Zwick公司產(chǎn)品；401A型老化箱，上海實(shí)驗(yàn)儀器廠產(chǎn)品；50T平板硫化機(jī)，上海橡膠機(jī)械廠生產(chǎn)；GT-M2000A型硫化儀，高鐵檢測儀器有限公司生產(chǎn)；低溫脆性實(shí)驗(yàn)機(jī)，高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

在XK-160煉膠機(jī)上按常規(guī)混煉方法分別進(jìn)行Aflas和EPDM的混煉，然后按照生膠比例進(jìn)行共混，制得并用膠。

試樣在50T平板硫化機(jī)上制備，一段模壓條件為170 ℃×10min，二段硫化在熱空氣老化箱內(nèi)進(jìn)行，Aflas的二段硫化條件是200 ℃×16 h，并用膠的二段硫化條件是150 ℃×4 h。

1.5 性能測試

硬度按GB/T 531.1-2008測試；拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能按GB/T 528-2009測試；耐液壓油按GB/T 1690-2006測試；低溫脆性按GB/T 1682-2000測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同并用比對物理性能的影響

由表1可知，純四丙氟橡膠物理性能較好，拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率適中；純EPDM由于填充量和交聯(lián)密度均較高，硬度高達(dá)91度，拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率較低。因此，在Aflas/EPDM并用膠中，隨著Af l as用量的提高，膠料的硬度逐步下降，拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率逐漸增大。純Aflas的壓縮永久變形較大，并用EPDM后，隨EPDM用量的增加，壓縮永久變形值逐步降低，甚至3#和4#配方的值低于純EPDM。

表1 Aflas/EPDM并用比及物理機(jī)械性能

2.2 不同并用比對耐水-乙二醇液壓油的影響

由表2可知，70 ℃×168 h浸泡后，膠料的硬度都降低了，其中純Aflas變化最小，隨著EPDM并用比例的增加，硬度下降得越來越多，純EPDM下降最多（達(dá)13度）。拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率的變化趨勢不一樣，隨著EPDM并用比例的增加，膠料拉伸強(qiáng)度損失越來越大，純EPDM達(dá)到-34.70%。而拉斷伸長率變化率則相對較小，剛開始Aflas并用比例很高時(shí)（如1#配方和2#配方），拉斷伸長率變大，并且2#配方小于純Aflas的1#配方，然后，隨著Aflas并用比例的降低，拉斷伸長率表現(xiàn)為變小，純EPDM的拉斷伸長率變化最大。體積變化和質(zhì)量變化的趨勢一致，也是純Aflas膠料的體積溶脹最小。隨Aflas并用比例的降低，體積溶脹和質(zhì)量增加也變大，純EPDM最大。

表2 不同并用比Af l as/EPDM浸泡后物理性能的變化(70 ℃×168 h浸泡)

綜合上面分析可推測，純Aflas的1#配方和70% Aflas的2#配方，由于Aflas含量較高，只發(fā)生了簡單的溶脹，表現(xiàn)為體積和質(zhì)量略微增加，拉伸強(qiáng)度下降，拉斷伸長率增加。而3#、4#、5#配方，Aflas含量較低，不僅僅發(fā)生了溶脹，也可能發(fā)生了交聯(lián)結(jié)構(gòu)或者分子鏈的破壞，表現(xiàn)為硬度和拉伸強(qiáng)度急劇降低，拉斷伸長率也在下降。

2.3 不同并用比對低溫性能的影響

由表3可知，Af l as/EPDM并用膠的低溫性能相比純Aflas有了極大的改進(jìn)，隨EPDM并用比例的提高，并用膠的低溫脆性逐步降低。即便是只含30%EPDM生膠的2#配方，其低溫脆性也達(dá)到了-31 ℃，極大地?cái)U(kuò)展了四丙氟橡膠的低溫使用范圍。

表3 Af l as/EPDM并用比及低溫脆性

2.4 成本考量

由于Aflas生膠很昂貴，目前報(bào)價(jià)至少為550元/kg，通過并用EPDM，可以極大地降低材料成本，如綜合性能較好的2#配方材料成本只有純Aflas的30%左右，這樣就達(dá)到了既可以大幅度降低材料成本，又不至于大幅度降低材料性能的目的。

表4 Af l as/EPDM并用膠的材料成本

3 結(jié) 論

（1）隨著Aflas并用比例的降低， Aflas/EPDM并用膠物理性能下降，壓縮永久變形降低。

（2）隨著Af l as并用比例的降低， Af l as/EPDM并用膠在水-乙二醇液壓油中的硬度逐步降低，拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率逐步下降，體積和質(zhì)量增加值逐步增大。

（3）并用EPDM后，Af l as膠料的低溫性能得到了極大改善。隨EPDM并用比例的提高，Af l as/EPDM并用膠耐低溫性能逐步提高。

（4）并用EPDM后，Aflas/EPDM膠料的材料成本得到了極大降低，在不大幅度犧牲性能的情況下，可降低70%左右的材料成本。

[1] 李春生,王建華.水-乙二醇型難燃液壓液在船舶液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 石油學(xué)報(bào), 2009, 25(9):103-106.

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[3] 肖風(fēng)亮.氟彈性體選用手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2007:204-218.

[4] 蔡樹銘.氟橡膠應(yīng)用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2008:28-29.

[5] 范新剛, 劉毓真.四丙氟橡膠與三元乙丙橡膠并用體系的研究[J].特種橡膠制品, 1999, 20(5):21-25.

[6] 袁維娜.硫化體系和補(bǔ)強(qiáng)體系對四丙氟橡膠性能的影響[J].特種橡膠制品, 2013,34(2):55-57.

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