馬義明 姬燕飛 原曉城 王紅梅

（天津市橡膠工業(yè)研究所有限公司，天津，300384）

1 前言

單純的某一種橡膠，無論是天然橡膠還是合成橡膠，其性能很難同時滿足設計使用的多項性能指標要求，因此在提高橡膠性能和改善工藝方面可以平衡考慮指標要求來進行原材料主體膠種選擇，在通過配合劑種類和用量的選用，經(jīng)過試驗驗證確定合適的配比關系來進行配方設計。一般橡膠制品的配方設計開發(fā)程度如圖1所示。

圖1 橡膠制品配方設計開發(fā)程序

耐油橡膠制品設計首先考慮耐油類作用性能，了解工作液體性質(zhì)。本產(chǎn)品在戶外條件使用，使用溫度條件范圍在-30～+50℃，介質(zhì)為非極性油環(huán)境使用。因此在通用橡膠中選擇主體膠種即可，通常選擇耐油性能優(yōu)異的丁腈橡膠和耐油性僅次于丁腈橡膠的氯丁橡膠，性能效果優(yōu)于其他通用橡膠，因其分子中含有極性原子增加了主題材料的極性，根據(jù)相似相溶原理，一般碳氫化合物（油類），無極性或極性很小，所以很難將橡膠溶脹或溶解。資料顯示丁腈橡膠隨著丙烯腈含量的增加，耐混合燃油性能會有所提高[1]。氯丁橡膠硫化體系一般為氧化鋅/氧化鎂體系，高活性氧化鎂RA-150的使用能大大改善氯丁硫化膠的力學性能[2]。

在航空、海運領域的儲油設備設施空間有限且內(nèi)部形狀復雜多變，使用膠布柔性油箱設備較金屬油箱更具優(yōu)勢，還會降低因靜電火花引起安全事故隱患幾率，于是設計開發(fā)航機油箱配方十分必要。

2 試驗部分

2.1 主要原材料

SN12，山納合成橡膠有限責任公司；N230S JSR株式會社；DN-3335，日本瑞翁株式會社；高活性氧化鎂RA-150，以色列ICL集團下屬DSP公司。其他助劑均為橡膠工業(yè)常用工業(yè)級材料。

2.2 儀器與設備

75L密煉機，大連橡塑機械廠；XK-550型開煉機，呼和浩特市新生聯(lián)合機械廠；三輥壓延生產(chǎn)線，無錫雙象橡塑機械有限公司；平板硫化機，青島匯才機械設備有限公司；100KN電子拉力機，長春科新科技有限公司；熱氧老化箱，江都明珠機械設備有限公司；電子精密天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；0.63兆牛半自動壓力成型機，上海西瑪偉力橡塑機械有限公司；SK-160B開煉機，青島第三橡膠機械廠。

2.3 試驗配方及性能測試

2.3.1 橡膠配方及膠布性能測試

硫化膠硬度測試按照GB/T 531.1-2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定》執(zhí)行。

橡膠強伸性能測試按照GB/T 528-2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法第一部分：邵氏硬度計法(邵爾硬度)》執(zhí)行。

覆膠層與骨架布之間粘和強度測試按照GB/T 532-2008《硫化橡膠與織物粘合強度的測定》執(zhí)行。

硫化橡膠耐油性能測試按照GB/T 1690-2006《硫化橡膠或熱塑性橡膠耐液體試驗方法》執(zhí)行。

膠布強度測試按照HG/T 2580-2008《橡膠或塑料涂覆骨架材料拉斷強度和扯斷伸長率的測定》執(zhí)行。

熱氧老化測試按照GB/T 24135-2009《橡膠或塑料涂覆織物 加速老化試驗》執(zhí)行。

3 結(jié)果與討論

3.1 試驗基礎配方

設計的試驗基礎配方如下所示：

SN12 100.0/N230S 100.0/ SN12:N230S 70:30/DN-3335 100.0；氧化鎂(RA-150) 4.0；氧化鋅 10.0；促DM 1.0，SA 1.5；石蠟 0.8；防A 1.0；防 RD1.0；防BLE 1.0；N774 30.0；白炭黑 10；Si-69 1.0；DOP20.0；粘合劑RS 8.0；NA-22 0.1；硫磺1.3。

混煉順序為：

生膠包輥→促進劑→防老劑→炭黑→液體增塑劑→硫化劑→下片。

不作特殊說明的情況下，本實驗強伸試片硫化條件151℃×25min。

耐油耐老化膠布主體膠種變量如下表1所示。

表1 耐油耐老化膠布主體膠種變量表

性能測試結(jié)果見下表2。

表2 性能測試表

從上表2看出丁腈/氯丁并用膠的力學性能較單用主體膠的粘合強度低，耐油增重大，熱氧老化強度變化率最大。這與配合劑在兩種橡膠中的溶解度不同有關，且兩種膠料共混后硫化交聯(lián)程度不如單獨使用；N-230S丙烯腈含量為33.5～36.5%，硫化膠體現(xiàn)出良好的耐油性能。因此對選擇1#，4#配方進一步硫化體系優(yōu)化性能。

SN12 100.0/N230S 100.0；促DM 1.0，SA 1.5；石蠟 0.8；防A 1.0；防RD 1.0；防BLE 1.0；N774 30.0；白炭黑10；Si-69 1.0；DOP 20.0；粘合劑RS 8.0。硫化體系變量，如下表3所示。

表3 耐油耐老化膠布硫化體系變量表

測試結(jié)果見下表4。

表4 性能測試表

從表4可以看出，丁腈橡膠采用高硫低促硫化體系配方5#耐油耐熱氧老化性能最優(yōu)異，氯丁橡膠采用8#配方性能與指標要求最吻合。

3.2 膠布試樣制備及測試

小配合試驗橡膠配方后，使用配方5#和配方8#在75L 密煉機進行覆膠層混煉制備。對骨架材料進行處理后，使用三輥壓延生產(chǎn)線進行骨架覆膠生產(chǎn)壓延膠布，停放4小時后用平板硫化機進行膠布硫化，壓延膠布裁成100mm×150mm的方形試樣，覆膠層對貼后，制成厚度9.5±2mm的半成品，放入粘合強度試樣硫化模具進行測試樣制備；無特別說明時，樣品膠布硫化條件為151±3℃×35±2min。硫化膠布裁剪成500mm×500mm的方形試樣后打磨四邊使用覆膠層配方進行骨架封端保護，不得在樣品周圍出現(xiàn)裸露的骨架材料。表5為5#配方和8#配方的參照比對膠布初始性能。

表5 不同配方膠布初始性能

膠布經(jīng)15#機油70℃×24h條件浸泡處理，測試重量后經(jīng)100℃×168h熱氧老化后室溫調(diào)節(jié)膠布樣品24小時后裁樣，進行拉伸強度測試，由于膠布拉伸強度主要由內(nèi)層骨架提供，覆膠層對膠布拉伸強度影響很小，因此膠布拉伸強度測試基本體現(xiàn)骨架層的強度，耐油耐老化性能由覆膠層提供，制定膠布性能指標時耐油耐老化性能參照覆膠層指標制定。測試結(jié)果見下表6。

表6 不同配方膠布耐油耐熱氧老化性能測試表

4 結(jié)論

（1）綜合耐油、耐熱氧老化考慮配方 5#性能最優(yōu)，成本適中，性價比最高；

（2）使用配方5#或8#生產(chǎn)的膠布制品可以滿足使用條件指標要求；