丙烯酸酯橡胶/乙烯丙烯酸酯橡胶并用胶性能的研究

赵术英等.丙烯酸酯橡胶/乙烯丙烯酸酯橡胶并用胶性能的研究丙烯酸酯橡胶/乙烯丙烯酸酯橡胶并用胶性能的研究赵术英,王化景,刘怀现(山东美晨科技股份有限公司,山东诸城262200)摘要:制备丙烯酸酯橡胶(ACM)/乙烯丙烯酸酯橡胶(AEM)并用胶,并对其性能进行研究。结果表明:ACM与AEM并用能够实现共硫化;与ACM相比,ACM/AEM并用胶的拉伸强度增大,耐热空气老化性能和耐低温性能得到改善,耐油性能有所下降。当ACM/AEM并用比为60/40、炭黑N550和N774用量分别为40份、1#硫化剂用量为1.5份时,ACM/AEM并用胶的物理性能最佳。关键词:丙烯酸酯橡胶;乙烯丙烯酸酯橡胶;并用胶;性能中图分类号:TQ33397文献标志码:A文章编号:1000-890X(2014)04-022304丙烯酸酯橡胶(ACM)是以丙烯酸酯为主单黑N77440,硬脂酸2,防老剂4452,加工助体经共聚而得的弹性体,其主链为饱和碳链,侧基剂UL4202,1#硫化剂1.4,促进剂DPG2为极性酯基。由于特殊结构赋予其许多优异的特AEM配方:采用AEM等量替代ACM,其余点,如耐热老化耐油、耐臭氧等性能),但是其耐组分和用量同ACM配方。低温性能和拉伸性能较差。目前改善ACM耐低1.3设备和仪器温性能的主要方法是加入耐低温性能较好的增塑XK-160型开炼机和XLQD型平板硫化机,剂,但是效果不是很明显,且由于增塑剂的加入使青岛环球机械股份有限公司产品;TCS200电子ACM的拉伸性能变得更差。与ACM相比,乙烯拉力试验机和GTM200型橡胶硫化仪,中国丙烯酸酯橡胶(AEM的耐热空气老化性能、拉伸台湾高铁检测仪器有限公司产品性能和耐低温性能较好,但耐油性能较差。橡胶并用具有工艺简单、易于推广等优点,将ACM与1.4试样制备AEM并用不仅可望解决ACM耐低温性能和拉ACM在开炼机上进行混炼,辊筒速比为1:伸性能较差等弱点,同时也可能改善其加工性能。1.35,薄通3次后,依次加入硬脂酸、加工助剂、防本工作从ACM/AEM共硫化体系入手,研老剂、炭黑N0和N714,混炼均匀后加入1“硫究ACM/AEM并用比、炭黑或硫化剂用量对化剂和促进剂,混炼均匀后薄通5次下片,制得ACM/AEM并用胶性能的影响。ACM混炼胶。AEM混炼胶采用相同混炼工艺制备。待两1实验种混炼胶制备之后,将ACM与AEM混炼胶按1.1主要原材料照不同并用比在开炼机上进行共混,薄通5次后ACM,牌号PA-402L,日本NOK公司产品;下片,即制得ACM/AEM并用胶。并用胶在平AEM,牌号 Vamac IP,美国杜邦公司产品。板硫化机上进行硫化,硫化条件为170℃/101.2基本配方MPa×10minACM配方:ACM100,炭黑N55040,炭1.5性能测试邵尔A型硬度和拉伸性能分别按照GB/T作者简介:赵术英(1967—),女,山东诸城人,山东美晨科技股份有限公司工程师,学士,主要从事橡胶配方和制品的研制531.1-2008《中国煤化工压入硬度试验方法第CNMHG尔硬度)》224橡胶工业2014年第61卷和GB/T528—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》进行测试;低温脆性按照GB/T15256-1994《硫化橡胶低温脆性的测定(多试样法)》进行测试;耐热空气老化性能按照GB/T3512—2001《硫化橡胶或热塑性橡胶热空之最气加速老化和耐热试验》进行测试;耐油性能按照GB/T1690—2010《硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法》进行测试。81012硫化时间/min结果与讨论ACM/AEM并用比:1-100/0;2-80/20;3-60/40;4-40/60;5-20/80;6-0/100。2.1门尼粘度图2ACM/AEM并用胶的硫化曲线(170℃)门尼粘度的大小能够反映橡胶的加工性能,从表1可以看出,随着AEM用量的增大,并用比对ACM/AEM并用胶门尼粘度[ML(1+ ACM/AEM并用胶的邵尔A型硬度、拉伸强度4)100℃]的影响如图1所示。和拉断伸长率增大。与纯ACM胶料相比,纯AEM胶料的拉伸强度和拉断伸长率较大,这表明在配方中其余组分和用量不变的情况下,增大8+∑副粱吗AEM用量对体系的物理性能有所改善。并用胶的压缩永久变形随着AEM用量的增大而逐渐减小,这说明增大AEM用量可使并用胶的压缩疲劳性能得到改善。从表1还可以看出,热空气老化后,并用胶的邵尔A型硬度变化、拉伸强度变化率和拉断伸长100/080/2060/4040/6020/800/100CM/AEM并用比率变化率随着AEM用量的增大而逐渐变小,这图1并用比对ACM/AEM并用胶门尼粘度的影响说明ACM并用AEM能够使其耐热老化性能得从图1可以看出,纯AEM胶料的门尼粘度到进一步的优化。经IRM903标准油浸泡后,并大于纯ACM胶料,随着AEM用量的增大,用胶的邵尔A型硬度和体积变化率均随着AEMACM/AEM并用胶的门尼粘度增大。门尼粘度用量的增大而增大,这说明随着AEM用量的增过高或过低,对胶料的挤出性能都会产生影响适大,ACM/AEM并用胶的耐油性能变差。在-40当的门尼粘度对胶料挤出有利。℃×3min条件下,当AEM量达到40份时,测试2.2硫化特性试样不再断裂,这说明ACM中并用一定用量的ACM/AEM并用胶的硫化曲线如图2所示。AEM后,其耐低温性能得到明显改善。从图2可以看出,ACM和AEM可以实现共综上考虑ACM/AEM并用胶的加工性能、硫化,但由于两种生胶的门尼粘度和配合体系等硫化特性和物理性能,确定ACM/AEM最佳并方面的差异,在同种硫化体系下,AEM的交联程用比为60/40度大于ACM,而ACM的硫化速度快于AEM。2.4炭黑用量对并用胶物理性能的影响通过调整ACM/AEM并用比,可以改变混炼胶当ACM/AEM并用比为60/40时,炭黑用的硫化特性量对ACM/AEM并用胶物理性能的影响如图32.3物理性能所示,炭黑N550与N774的用量比为1:1。并用比对ACM/AEM并用胶物理性能的影从图3可中国煤化工份以下时,响如表1所示。随着炭黑用CNMHG胶的拉伸第4期赵术英等.丙烯酸酯橡胶/乙烯丙烯酸酯橡胶并用胶性能的研究表1并用比对ACM/AEM并用胶物理性能的影响CM/AEM并用比100/040/6020/800/100门尼粘度[ML1+4)100℃]42.853.062.881.0硫化仪数据(170℃)0.551.151.261.381.59tgo/min2.45硫化胶性能邵尔A型硬度/度80100%定伸应力/MP4.135.31拉伸强度/MPa9.36拉断伸长率/%压缩永久变形1)/%3023175℃×168h热空气老化后邵尔A型硬度变化/度拉伸强度变化率/%18.613.2-13.9拉断伸长率变化率/%IRM903标准油浸泡后2邵尔A型硬度变化/度体积变化率/%+10.8+14.2+17.8+40.8+56.4低温脆性(-40℃×3min)断裂断裂无裂纹无裂纹无裂纹注:1)试验条件为150℃×70h,压缩率25%;2)试验条件为150℃×70h理性能最佳2.5硫化剂用量对并用胶物理性能的影响当ACM/AEM并用比为60/40,炭黑N55340s和N774用量各为40份时,硫化剂用量对ACM/AEM并用胶物理性能的影响如图4所示。280云80100120炭黑N550/N774用量/份图3炭黑用量对ACM/AEM并用胶物理性能的影响强度逐渐增大;当炭黑的用量超过100份时,随着250炭黑用量的增大,拉伸强度开始逐渐变小。随着炭黑用量的增大,并用胶的拉断伸长率呈逐渐减小的趋势。硫化剂用量/份炭黑的加入对并用胶起到补强作用。但炭黑4硫化剂用量对 ACM/AEM并用胶物理性能的影响与橡胶分子之间除了补强作用外,还存在增容作从图4可以看出:硫化剂用量在1.5份以下用,当混炼胶中炭黑的用量达到一定程度后,炭黑时,随着硫化剂用量的增大, ACM/AE并用胶增容性逐渐占据优势,其过量会使橡胶分子链的的拉伸强度逐渐增大;当硫化剂的用量超过1.5份,随着硫化剂用量的增大,拉伸强度开始变小。距离增大减弱分子间的作用力口。因此在炭黑随着硫化剂用量的增大,ACM/AEM并用胶的拉加入橡胶过程中,开始阶段主要起到补强作用,当断伸长率呈逐渐减小的趋势。炭黑用量增大到一定程度后则主要起到填充作用。综合分析,当炭黑用量为80份时(N550和3结论中国煤化工N774用量各为40份),ACM/AEM并用胶的物(1)ACMHCNMH料的共硫226橡胶工业2014年第61卷化,且当1#硫化剂用量为1.5份,ACM/AEM并理性能最佳。用胶的物理性能最佳(2)当 ACM/AEM并用比为60/40时,并用参考文献:[]陈朝晖,范洪,王迪珍,等.新型加工助剂DF在ACM胶料中胶的综合性能最佳,加工性能、硫化特性、压缩疲的应用研究[].橡胶工业,2002,49(1):19-25劳性能、耐油性能以及耐高低温性能均得到改善。[2]潘啟聪罗权焜,徐珊.炭黑对ACM硫化胶性能的影响[J(3)随着炭黑用量的增大,ACM/AEM并用特种橡胶制品,2008,29(3):6-10[3]赵建明,杨雪云ACM硫化体系的研究[J].特种橡胶制品,胶的拉伸强度呈先增大后减小趋势,且当炭黑2002,23(1):11-14N550和N774用量分别为40份时,并用胶的物收稿日期:2013-10-16Study on Properties of ACM/AEM BlendZHAO Shu-ying, WANG Hua-jing, LIU Huai-xian(Shandong Meichen Technology Co, Ltd, Zhucheng 262200, China)Abstract: The blend of Acrylate rubber(ACM)/ethylene acrylate rubber (AEM) was preparedand its properties were investigated. The results showed that, ACM and AEM could be co-vulcanizedCompared with ACM, the tensile strength of ACM/ AEM blend was increased, the hot air aging resistance and low temperature resistance were improved, but the oil resistance was slightly decreased. Ashe ACM/ AEM blend ratio was 60/40, the addition levels of carbon black N550 and N774 were 40 phreach, and the addition level of 1" vulcanizing agent was 1. 5 phr, the blend showed optimum comprehensive properties.Key words: ACM; AEM; blend property独石化研发环保型溶聚丁苯橡胶新品号为2557TH的环保型SSBR产品,并在外资企中图分类号:TQ33.1文献标志码:D业进行推广截至2014年2月20日,独山子石化公司(以据了解,国内轮胎企业长期使用乳聚丁苯橡下简称独石化)自主研发的2557S、2564S、72612S胶(ESBR),缺乏SSBR应用配方、设备及加工经和2557-TH等4个牌号的环保型溶聚丁苯橡胶验,国产SSBR只能简单替代低端ESBR。为此(SSBR)已全部投放市场独石化积极开展环保型SSBR基础性能评价,完基于世界轮胎产业环保化发展和提高中国石成了3种环保SSBR与同类产品的性能对比分油自有资源利用要求,针对环保型SSBR产品和析,并深入研究了SSBR白炭黑补强体系,通过与中国石油克拉玛依石化公司重质环烷基油资源和轮胎企业的合作与共同努力,研制并生产出抗湿产量优势,独石化开展了以克拉玛依环保型环烷滑级别和滚动阻力级别可达B~C级的高性能基填充油(NAP)为橡胶填充油替代原引进技术轮胎中的非环保型芳烃油(DAE)技术研究,解决了环目前,独石化SSBR装置可采用连续法及间保油与SSBR的相容性难题,成功开发出牌号为歇法生产SSBR/低顺式聚丁二烯橡胶(LCBR)/2557S、2564S和72612S的3个环保型SSBR新苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS),生产方产品,并实现规模应用。式灵活,产品结构可根据应用需要进行设计,通过同时,独石化针对轮胎企业对填充环保芳烃牌号引进与自主研发,目前已具备生产9个牌号油(TDAE)SSBR的迫切需求,深人研究了SSBR产品能TH中国煤化工TDAE填充量对生胶性能的影响规律,开发出牌CNMHG4-02-27