李若春 劉順橋（南京七四二五橡塑有限責(zé)任公司 江蘇 南京 210028）

吸油膨脹橡膠為新型自溶脹型的吸油材料，具有耐壓縮性好、吸油性強(qiáng)、在壓力下保持不漏油等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)有的止漏密封材料中是最佳的選擇。本研究對(duì)乙烯-乙酸乙烯酯橡膠基吸油膨脹橡膠的制備與性能進(jìn)行分析，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下：

一、實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)材料

炭黑（N330）由美國(guó)卡博特公司生產(chǎn)；乙烯-乙酸乙烯酯橡膠（EVM）由德國(guó)朗盛特殊化學(xué)品股份公司生產(chǎn)，VA含量0.5；防老劑（RD）、硫化劑（DCP）、助交聯(lián)劑（TAIC）、增塑劑乙二酸烷基醚酯（TP-95）、硬脂酸鋅等均由正規(guī)市場(chǎng)購買獲取。

2.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

EVM為100，RD為1，TAIC為1.5，TP-95為5，補(bǔ)強(qiáng)劑、DCP為變量。

實(shí)驗(yàn)儀器：平板硫化機(jī)（XLB-D350×350）由上海第一橡膠機(jī)械廠生產(chǎn)；熱老化試驗(yàn)箱（RZH-1001）由江都市開源試驗(yàn)機(jī)械廠生產(chǎn)；盤式硫化儀（P3555B2）由東莞市大中儀器有限公司生產(chǎn)；開煉機(jī)（X（S）K-160）由杭州蘇橋佳邁機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)；數(shù)顯恒溫水浴鍋（HH-6）由長(zhǎng)沙博諾科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)；萬能材料試驗(yàn)機(jī)（LR30KPLUS）由濟(jì)南中創(chuàng)工業(yè)測(cè)試系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)；邵氏硬度計(jì)（XY21）由濟(jì)南恒思盛大儀器有限公司生產(chǎn)。

3.試樣制備

首先調(diào)整開煉機(jī)的輥距調(diào)至＜2mm，將EVM置于開煉機(jī)上進(jìn)行3次薄通，此時(shí)輥距增加至3mm，包輥加料，遵循一定的比例依次倒入RD、炭黑、TP-95、TAIC、DCP（在倒入黑炭時(shí)配合添加偶聯(lián)劑），在40-50℃爐溫下均勻混煉。硫化儀負(fù)責(zé)測(cè)定橡膠料硫化的參數(shù)，并在實(shí)驗(yàn)試樣厚度2mm、環(huán)境170℃/10MPa×t90的條件下利用平板硫化機(jī)完成硫化制片。

4.測(cè)試

（1）吸油飽和率

將實(shí)驗(yàn)試樣置于待測(cè)油品中，溫度保持80℃，24h后將其取出，依照《高分子防水材料》中關(guān)于遇水膨脹橡膠的膨脹率計(jì)算公式計(jì)算試樣的吸油飽和率。

（2）物理性能分析

試樣拉伸性測(cè)定在拉伸速率500mm·min-1、溫度（23.00±2.00）℃的條件下進(jìn)行，依照《硫化橡膠或熱塑性橡膠》中提出的拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能測(cè)定法完成測(cè)定；硬度采用邵氏硬度計(jì)，依照《硫化橡膠或熱塑性橡膠》的規(guī)定的邵氏硬度計(jì)測(cè)試方法完成測(cè)試[1]。

（3）性能的穩(wěn)定性分析

配置各溶液：取250g水與90g氯化鈉（固態(tài)）相溶制備得鹽溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.26）；取210g水與90g氫氧化鈉（固態(tài)）相溶制備得堿溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.30）；取58g水與250g鹽酸相溶制備得鹽酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.37）。

（4）抗老化性能

將實(shí)驗(yàn)試樣放入溫度160℃的老化箱中，時(shí)間為1w，期間每日取出測(cè)試物理性能。測(cè)試依照《硫化橡膠或熱塑性橡膠老化性能的測(cè)定》中提出的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

（5）保油率分析

取吸油達(dá)到飽和的橡膠，放入離心機(jī)（轉(zhuǎn)速調(diào)至4000r·min-1）中進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)，后對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行稱量，將數(shù)據(jù)代入公式：保油率=（離心旋轉(zhuǎn)后質(zhì)量/離心旋轉(zhuǎn)前質(zhì)量）×100%，計(jì)算試樣的保油率[2]。

二、結(jié)果

1.DCP用量

在炭黑（N330）用量為40的條件下，觀察硫化過程中DCP用量與轉(zhuǎn)矩間的關(guān)系，可得DCP用量的增加不會(huì)造成轉(zhuǎn)矩最小值的變化，但其最大值會(huì)逐漸提高，說明DCP加量與橡膠料的初始粘度間不存在明顯關(guān)系。

觀察DCP用量與EVM硫化膠物理性能之間的關(guān)系，可得試樣的拉伸強(qiáng)度與邵爾A型硬度同DCP的用量呈正比關(guān)系，拉斷伸長(zhǎng)度則隨DCP用量的增加逐漸減小，說明DCP的交聯(lián)度會(huì)影響試樣的物理性能，見表1。

表1 EVM硫化膠在不同DCP用量下形成的不同物理性能

2.炭黑N330用量

采用炭黑與白炭黑對(duì)EVM進(jìn)行填充，可得經(jīng)過炭黑填充的EVM其體積的膨脹率更高，二者并用產(chǎn)生的體積膨脹率為其次，白炭黑填充后的EVM體積膨脹率最低。說明炭黑N330可以用作EVM的補(bǔ)強(qiáng)填充物。

另外觀察炭黑用量與EVM物理性能間的關(guān)系，可得當(dāng)炭黑用量處于30-50份時(shí)，EVM的體積膨脹率無顯著變化，當(dāng)炭黑增加至60份時(shí)，膨脹率急速降低，說明炭黑使用過量對(duì)EVM的體積膨脹率有影響，用量以30-40份為最佳，見表2。

表2 EVM硫化膠在不同炭黑N330用量下形成的不同物理性能

3.抗老化性

將EVM置于熱氧條件下進(jìn)行交聯(lián)，老化時(shí)間為2d時(shí)試樣的拉伸強(qiáng)度最大，至7d時(shí)拉伸強(qiáng)度無顯著變化，拉斷伸長(zhǎng)率略微降低，說明EVM硫化膠抗老化性較強(qiáng)，見表3。

表3 試樣的抗老化性能測(cè)試結(jié)果

4.保油率與性能穩(wěn)定情況

觀察試樣的保油率，可得經(jīng)過10min離心旋轉(zhuǎn)后EVM硫化膠保油率為98%，經(jīng)20min離心旋轉(zhuǎn)的試樣則為97%，說明EVM硫化膠保油率較高。

將吸油達(dá)到飽和后的試樣置入各類溶液中浸泡2d，觀察EVM硫化膠性能穩(wěn)定情況，可得經(jīng)過2d的溶液浸泡，試樣均產(chǎn)生一定體積膨脹率變化，同時(shí)膨脹率的保持率約為82%-83%，見表4。

表4 EVM硫化膠性能穩(wěn)定情況

討論

DCP用量結(jié)果表明，要實(shí)提升EVM體積膨脹率，且不對(duì)EVM的物理性能造成影響，需要適量降低DCP用量，通常以1.5份為最佳。炭黑N330用量結(jié)果的原因是白炭黑中二氧化硅表面的羥基量較多，屬親水性無機(jī)物，而非極性碳?xì)浠衔镉蛣t與炭黑中的無定形碳存在較好的親和性，N330所具有的DBP吸收值可達(dá)1.02/L·g-1，因此炭黑對(duì)EVM硫化膠體積膨脹率的影響較大。保油率與穩(wěn)定性的測(cè)試結(jié)果表明，EVM硫化膠能夠在熱氧條件及不同類型溶液（酸、堿、鹽）中保持較高的穩(wěn)定性，且保油率較高[3]。原因?yàn)槲瓦^程具單向性，EVM硫化膠吸油性受其熱力學(xué)性質(zhì)的作用，且在浸泡過程中溶液試圖進(jìn)入膠料內(nèi)部膨脹其體積，但由于膠料內(nèi)的交聯(lián)結(jié)構(gòu)影響，橡膠中的大分子鏈產(chǎn)生不溶解的現(xiàn)象，使大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將油分子緊緊包裹，實(shí)現(xiàn)吸油目的。

[1]陳培.乙烯－乙酸乙烯酯橡膠基吸油膨脹橡膠的制備與性能[J].橡膠工業(yè),2012,59(03):149-153.

[2]王寧.吸油膨脹橡膠的制備與性能研究[J].橡膠工業(yè),2013,60(04):206-210.

[3]曹玉陽.新型遇油膨脹橡膠的制備與性能研究[J].特種橡膠制品,2012,25(04):4-7,12.