乙烯-乙酸乙烯酯橡膠基吸油膨脹橡膠的制備與性能研究

李若春 劉順橋（南京七四二五橡塑有限責任公司 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、在壓力下保持不漏油等優點，在現有的止漏密封材料中是最佳的選擇。本研究對乙烯-乙酸乙烯酯橡膠基吸油膨脹橡膠的制備與性能進行分析，現將結果報告如下：

一、實驗

1.實驗材料

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

2.實驗準備

EVM為100，RD為1，TAIC為1.5，TP-95為5，補強劑、DCP為變量。

實驗儀器：平板硫化機（XLB-D350×350）由上海第一橡膠機械廠生產；熱老化試驗箱（RZH-1001）由江都市開源試驗機械廠生產；盤式硫化儀（P3555B2）由東莞市大中儀器有限公司生產；開煉機（X（S）K-160）由杭州蘇橋佳邁機械設備有限公司生產；數顯恒溫水浴鍋（HH-6）由長沙博諾科學儀器有限公司生產；萬能材料試驗機（LR30KPLUS）由濟南中創工業測試系統有限公司生產；邵氏硬度計（XY21）由濟南恒思盛大儀器有限公司生產。

3.試樣制備

首先調整開煉機的輥距調至＜2mm，將EVM置于開煉機上進行3次薄通，此時輥距增加至3mm，包輥加料，遵循一定的比例依次倒入RD、炭黑、TP-95、TAIC、DCP（在倒入黑炭時配合添加偶聯劑），在40-50℃爐溫下均勻混煉。硫化儀負責測定橡膠料硫化的參數，并在實驗試樣厚度2mm、環境170℃/10MPa×t90的條件下利用平板硫化機完成硫化制片。

4.測試

（1）吸油飽和率

將實驗試樣置于待測油品中，溫度保持80℃，24h后將其取出，依照《高分子防水材料》中關于遇水膨脹橡膠的膨脹率計算公式計算試樣的吸油飽和率。

（2）物理性能分析

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

（3）性能的穩定性分析

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

（4）抗老化性能

將實驗試樣放入溫度160℃的老化箱中，時間為1w，期間每日取出測試物理性能。測試依照《硫化橡膠或熱塑性橡膠老化性能的測定》中提出的標準進行。

（5）保油率分析

取吸油達到飽和的橡膠，放入離心機（轉速調至4000r·min-1）中進行離心旋轉，后對其質量進行稱量，將數據代入公式：保油率=（離心旋轉后質量/離心旋轉前質量）×100%，計算試樣的保油率[2]。

二、結果

1.DCP用量

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

觀察DCP用量與EVM硫化膠物理性能之間的關系，可得試樣的拉伸強度與邵爾A型硬度同DCP的用量呈正比關系，拉斷伸長度則隨DCP用量的增加逐漸減小，說明DCP的交聯度會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EVM進行填充，可得經過炭黑填充的EVM其體積的膨脹率更高，二者并用產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的補強填充物。

另外觀察炭黑用量與EVM物理性能間的關系，可得當炭黑用量處于30-50份時，EVM的體積膨脹率無顯著變化，當炭黑增加至60份時，膨脹率急速降低，說明炭黑使用過量對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置于熱氧條件下進行交聯，老化時間為2d時試樣的拉伸強度最大，至7d時拉伸強度無顯著變化，拉斷伸長率略微降低，說明EVM硫化膠抗老化性較強，見表3。

表3 試樣的抗老化性能測試結果

4.保油率與性能穩定情況

觀察試樣的保油率，可得經過10min離心旋轉后EVM硫化膠保油率為98%，經20min離心旋轉的試樣則為97%，說明EVM硫化膠保油率較高。

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

表4 EVM硫化膠性能穩定情況

討論

DCP用量結果表明，要實提升EVM體積膨脹率，且不對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，屬親水性無機物，而非極性碳氫化合物油則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1.02/L·g-1，因此炭黑對EVM硫化膠體積膨脹率的影響較大。保油率與穩定性的測試結果表明，EVM硫化膠能夠在熱氧條件及不同類型溶液（酸、堿、鹽）中保持較高的穩定性，且保油率較高[3]。原因為吸油過程具單向性，EVM硫化膠吸油性受其熱力學性質的作用，且在浸泡過程中溶液試圖進入膠料內部膨脹其體積，但由于膠料內的交聯結構影響，橡膠中的大分子鏈產生不溶解的現象，使大分子網絡結構將油分子緊緊包裹，實現吸油目的。

[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,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,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.