HNBR/EVM的并用研究

嚴明　毛積祥

摘要：文章對氫化丁腈橡膠（HNBR）與乙烯醋酸乙烯酯橡膠（EVM）不同并用比的共混膠進行了物理機械性能、耐老化性、耐油性、粘接性和動態(tài)性能的對比研究，結果表明：HNBR與EVM具有較好的相容性，其并用膠具有較好的綜合性能。

關鍵詞：氫化丁腈橡膠；乙烯醋酸乙烯酯橡膠；并用

中圖分類號：TQ333 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）20-0010-03

氫化丁腈橡膠（HNBR）是丁腈橡膠的加氫產(chǎn)物，除了具有丁腈橡膠本身的耐油特性外，還由于分子鏈的高飽和性，賦予它優(yōu)良的耐熱性、耐候性、耐臭氧老化性。同時，由于HNBR分子規(guī)整度的提高、結晶性的增強，賦予它較高的拉伸強度、優(yōu)異的耐磨性以及較低的滲油性。但由于HNBR的價格一直比較昂貴，限制了其應用范圍的拓展。

乙烯醋酸乙烯酯橡膠（EVM）是一種分子鏈完全飽和的聚合物，因此具有優(yōu)異的耐老化性、耐酸堿性，并且隨著醋酸乙烯酯的含量（VA含量）增加，耐油性增加。但EVM粘度較低，加工性差，并且EAM是酯類聚合物，耐水性較差。

HNBR與EVM分子結構相似，極性相近，且過氧化物都是其有效的交聯(lián)劑，因此具有較好的共硫化性。HNBR/EVM不僅降低了HNBR的成本，兼具了二者的性能優(yōu)點，而且改善了EVM的加工性。本文擬對HNBR與EVM并用，探討不同并用比對共混膠性能的影響，希望可以用EVM部分取代HNBR，達到降低HNBR成本的目的，以便拓寬HNBR的應用。

1 實驗

1.1 主要原材料

HNBR，牌號3446，朗盛化學（上海）有限公司產(chǎn)品，丙烯腈含量34%；EVM，牌號700HV，朗盛化學（上海）有限公司產(chǎn)品，VA含量70%；N550碳黑，上海卡博特碳黑廠產(chǎn)品。其他配合劑均為一般市售工業(yè)品。

1.2 主要儀器設備

XK-150型開放式煉膠機，青島第一橡塑機械廠產(chǎn)品；QLB型平板硫化機，上海第一橡塑機械廠產(chǎn)品；M2000-A型硫化儀，高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品；AI-5000型拉力試驗機，高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品；404A型老化試驗箱，江蘇明珠試驗機械有限公司產(chǎn)品；RH-2000壓縮生熱試驗機，高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 試樣制備

基本配方為：HNBR/EVM 100；氧化鋅 5；硬脂酸 1；防老劑445 1.0；防老劑ZMMBI 1.0；N550碳黑 50；DCP 3.5；TAC/S 2。合計：173.5。

先在開煉機上分別制備HNBR與EVM的混煉膠，然后再按不同并用比例摻混均勻，以制備共混膠，出片停放。用硫化儀測定正硫化時間后，使用平板硫化機制得試樣。試樣硫化條件：160℃×20min，后處理條件：150℃×2h。

1.4 性能測試

硫化膠各項性能的測試均按相應的國家標準執(zhí)行，其中撕裂強度采用直角形試樣；壓縮永久變形采用A型試樣，壓縮率25%。

2 結果與討論

2.1 并用比對硫化特性的影響

HNBR/EVM不同并用比對膠料的硫化參數(shù)見表1。從t10及t90值來看，隨著EVM比例的增加，膠料的焦燒時間延長，而正硫化時間反而縮短，這對提高硫化效率有利。從最小扭矩ML值來看，隨著EVM比例的增加，ML值減小，這是因為EVM的門尼粘度更低，隨著EVM比例提高，膠料流動性增加，這對改善高粘度的HNBR的加工性有利。從最大扭矩MH值來看，隨著EVM比例的增加，MH值減小，這是因為HNBR具有較高的剪切模量，其硬度及定伸比EVM高。

2.2 并用比對基本物理性能的影響

從表2的基本物理性能來看，膠料的門尼粘度隨EVM含量的增加而逐漸降低，這對改善HNBR的加工性能，尤其注射性能有利。隨著EVM比例增加，膠料硬度增加，而拉伸強度及撕裂強度降低，說明同樣的配方，HNBR具有更高的力學性能，而EVM具有更高的交聯(lián)密度；200%定伸先增加后降低，這說明適當并用EVM對提高HNBR的定伸應力有所幫助，且有一最佳并用比。

2.3 并用比對耐熱空氣老化性能的影響

從表3的耐熱性能來看，所有膠料都具有較高的性能保持率。但從各組膠料的性能來看，A、B膠料老化后扯斷伸長率降低，而拉伸強度增加了，說明HNBR比EVM具有更明顯的老化交聯(lián)傾向；D、E膠料老化后硬度變化最小，且扯斷伸長率和撕裂強度增加了，說明EVM比HNBR具有更好的耐熱性。

從壓縮永久變形的結果來看，隨著EVM含量的增加，膠料的壓縮永久變形減小，這對高溫密封性能有利。EVM比HNBR表現(xiàn)出更好的抗高溫壓縮永久變形性能，一方面是EVM交聯(lián)程度深，另一方面是EVM耐熱性更好。

2.4 并用比對耐油性能的影響

從表4的耐油性能來看，在溶脹性較小的IRM901油中，經(jīng)過高溫侵泡后，所有膠料均表現(xiàn)出較好的性能保持率，并且隨著EVM含量的增加，體積變化率減小，說明EVM在油中的體積收縮更小，這對提高膠料的密封性能是有利的。但在溶脹性較大的IRM903油中，隨著EVM含量增加，性能保持率降低，體積變化率變大，說明EVM耐溶脹性大的油品的能力較弱，在這些油品中用EVM取代或部分取代HBNR時要引起注意。

2.5 并用比對粘接性能的影響

從表5的粘接性能來看，隨著EVM含量的增加，膠料剝離強度與粘合強度均降低，說明EVM的粘接性能較差。這與EAM的分子結構有關，EVM是完全飽和橡膠，分子鏈中無雙鍵，橡膠與膠黏劑無法形成共價鍵。從試樣破壞類型來看，A、B、C為橡膠破壞，D、E為橡膠與粘接劑間破壞。

膠黏劑為：底涂CHEMLOK205，面涂CHEMLOK252。

2.6 并用比對動態(tài)疲勞性能的影響

從表6的動態(tài)性能來看，隨著EVM含量的增加，膠料的壓縮疲勞性能提高，具體表現(xiàn)在膠料生熱低、變形小。這可能是因為EVM分子量小、門尼粘度低、交聯(lián)密度高、耐熱性好的原因。這對動態(tài)密封或動態(tài)減震的場合是非常有益的。

3 結語

（1）HNBR與EVM具有較好的共硫化特性，并且隨著EVM在HNBR中并用比例的增加，膠料的流動性提高，壓縮永久變形減小，但拉伸強度、定伸應力、撕裂強度等力學性能降低。

（2）HNBR/EVM可以提高HNBR的耐熱性，但粘接性能降低，因此，在與金屬骨架粘接的場合，應慎用或不用EVM。

（3）HNBR、EVM及其并用膠都具有較好的耐油性能，但對于溶脹性較大的油品，EVM的體積變化率較大，使用時應引起注意。

（4）HNBR/EVM可以改善HNBR的動態(tài)疲勞性能，對提高HNBR動態(tài)密封或動態(tài)減震性有利。

參考文獻

[1] 申迎軍，等.HNBR橡膠與EVM橡膠的并用研究[J].特種橡膠制品，2009，30（5）：19-21.

[2] 張美玲.EVM橡膠的性能與聚合物中乙酸乙烯酯含量的關系[J].橡膠參考資料，2000，30（5）：49-57.