聚丙烯酸酯橡膠共混性能研究

（天津中鼎汽車零部件有限公司,天津 300000）

聚丙烯酸酯橡膠 (ACM）是一種飽和極性橡膠，具有良好的耐油性，廣泛應用于汽車工業。但是ACM加工過程中易粘棍、粘模、污染模具，而且耐低溫、壓縮永久變形也不好，因此ACM的應用在一定程度上受到了限制。乙烯丙烯酸酯橡膠(AEM)的加工性能、拉伸性能、耐高低溫性能優于ACM，但是不耐低苯胺油和極性溶劑，同時價格也比較昂貴，目前僅杜邦公司生產。本文將ACM與AEM共混，制得綜合性能優異、成本較低的特種橡膠材料。

1 實驗部分

1.1 主要原材料

ACMPA-526，NOK 株式會社；Vamac?VMX-3038，美國杜邦公司；445，天津宏晟華通貿易有限公司；WB212,臺灣科貿；N330/N550,卡博特公司；硬脂酸,天津渤海冰峰化工貿易有限公司；18D，天津宏晟華通貿易有限公司。

1.2 主要儀器和設備

XSM-500橡塑試驗密煉機，上海科創橡塑機械設備有限公司；雙輥開煉機，青島化工機械廠；平板硫化機，佳鑫電子設備科技有限公司；Z030電子拉力試驗機，ZwickRoell；MOONEY MV 2000無轉子硫化儀，美國Alpha科技公司生產；MZ-401A熱空氣老化試驗箱，江蘇明珠試驗機械有限公司；老化箱（GT-7017），臺灣高鐵科技股份有限公司。

1.3 實驗配方（表1）

表1 實驗配方

1.4 試樣制備

將生膠加入密煉機1min后，再加入防老劑、流動劑、硬脂酸等固體小料約1min，再加入炭黑混煉3min,其中投料溫度為70℃，控制排膠溫度為110℃左右。然后在開煉機上加入硫化劑、促進劑，混合均勻后打5次三角包，打卷3次，然后下片，停放24h后取樣測硫化曲線。在平板硫化機上硫化試樣，硫化壓力約為10MPa，1次硫化條件為175℃×t90，2次硫化條件為 170℃×4h。硫化試樣停放24h后進行性能檢測。

1.5 性能測試

硫化特性曲線的測定按照GB/T 16583-1996方法進行實驗，測試溫度175℃，時間30min；力學性能的測定按照國標GB/T582-1998，用電子拉力試驗機進行測試，拉伸速度為500mm/min，測試溫度為室溫；熱空氣老化性能測試按照國標GB/T3512-2001，老化條件為 150℃×72h，老化后停放24h后進行拉伸測試。

壓縮永久變形實驗按照國標GB/T7759-1996實驗條件為150℃×72h，試樣壓縮25%，試樣停放24h后進行測量；耐介質性能測試按照國標GB/T1690-2006將試樣浸入介質（IRM903 Oil）中(150℃，72h)進行性能測試；低溫脆性的測定按照國標GB/T15256-1994進行測試。

2 實驗結果與討論

2.1 門尼黏度

門尼黏度體現相對分子質量高低及橡膠加工性能的好壞，對于分子結構相同的聚合物，相對分子質量越大，門尼越大。此外門尼黏度還和聚合物分子結構及引入的基團有關系。門尼黏度高的膠料其相對分子質量大，不易混煉均勻，擠出時收縮率較大，不易擠出成型。門尼粘黏度低的膠料相對分子質量小，分布范圍窄，加工時易粘輥，擠出時膠料挺性差，硫化時易粘模，污染模具。ACM與ACM不同并用比例對混煉膠門尼黏度的影響如圖1所示。

圖1 不同比例的并用膠對門尼黏度影響

從圖1可以看出隨著AEM并用比例增加，混煉膠門尼黏度逐漸增大，單用ACM的混煉膠門尼粘度小于單用AEM的混煉膠門尼黏度。原因是雖然ACM相對分子質量比AEM大，但是本實驗所采用的AEM牌號（Vamac?VMX-3038）為高黏度聚合物，這和它在合成時所使用的鏈轉移劑以及單體側鏈長度有關系。ACM門尼黏度低，易粘輥、粘模，對擠出加工不利，AEM門尼黏度高，膠料流動性差，不易擠出加工，所以采用ACM/AEM并用的方法獲得合適的門尼黏度對膠料加工有利。

2.2 硫化特性

ACM和AEM不同并用比例后混煉膠的硫化特性參數如表2所示。

表2 不同比例的并用膠硫化特性參數

從表2中可以看出，由于ACM與AEM使用相同的硫化劑可以實現共硫化。隨著AEM并用比例增加，硫化曲線ML逐漸增加，這與膠料門尼黏度變化趨勢相吻合；硫化曲線MH逐漸增加，這是由于AEM硫化點數大于ACM硫化點數，隨著AEM并用比例提高，交聯密度逐漸增大；t10逐漸變長，這說明焦燒安全性在提高，因此ACM并用AEM能夠提高加工安全性；隨著AEM并用比例增加，t90逐漸變長，說明硫化效率逐漸降低，因此通過ACM與AEM并用可以平衡產品焦燒安全性和生產效率。

2.3 材料性能

ACM與AEM不同比例并用對混煉膠物理性能影響如表3所示。

從表3可以看出，當AEM并用比例增大時，混煉膠邵氏硬度、拉伸強度和伸長率也隨著AEM量增大而增大。這是因為AEM與ACM相比分子主鏈引入了乙烯單體，乙烯單體能夠提高混煉膠的機械性能。另外乙烯單體的引入，同時也提高了混煉膠耐低溫性，這與表3低溫脆性實驗結果相吻合。

ACM和AEM不同比例并用后混煉膠壓縮永久變形隨著AEM并用比例增大而逐漸減小，這表明通過增大AEM并用比例可以提高膠料壓縮永久變形性。從表3還可以看出，試樣經過熱空氣老化后，混煉膠硬度、拉伸強度變化率、伸長率變化率隨著AEM并用比例提高而呈現減小趨勢，這說明通過并用一定比例的AEM能夠提高ACM混煉膠的耐老化性能。另外試樣在IRM903標準油浸泡一定時間后，混煉膠的硬度、拉伸強度變化率、伸長率變化率、體積變化率都隨著AEM并用比例的增大而增大，這表明隨著AEM并用量的增大混煉膠的耐油性變差。同時AEM和ACM都具有良好的耐臭氧性，這是因為兩種橡膠的分子主鏈都是飽和狀態，沒有雙鍵的存在。

表3 ACM和AEM不同并用比例對并用后混煉膠物理性能影響

綜合AEM和ACM并用后所測得混煉膠物理性能，ACM與AEM并用比例為50/50混煉膠綜合物理性能最好。

圖2 不同比例ACM/AEM混煉膠與擠出機擠出段溫度的關系

2.4 擠出加工性

擠出加工過程中不同比例ACM/AEM混煉膠與擠出機擠出段溫度的關系如圖2所示。

從圖2可以看出，隨著AEM并用比例提高，擠出機擠出段溫度逐漸升高。這是由于AEM并用比例提高，混煉膠門尼增大，膠料在擠出過程中流動性變差，膠料內部生熱高，同時混煉膠與擠出機螺桿、滾筒之間的摩擦力也隨之增大。因此選擇合適的ACM/AEM并用比例有利于擠出加工。

3 結論

1）通過調整ACM/AEM并用比例可以改善混煉膠加工性能，提高混煉膠流動性，減少擠出生熱，解決了ACM加工過程中易粘棍、污染模具等問題。

2）ACM與AEM并用可以實現膠料的共硫化，通過調整ACM/AEM并用比例，可以改善混煉膠硫化特性。

3）當 ACM/AEM并用比為50/50時，并用后混煉膠綜合性能最佳，同時原材料成本問題得到改善。