聚丙烯酸酯橡胶共混性能研究

2020-05-09

天津化工 2020年2期

（天津中鼎汽车零部件有限公司,天津 300000）

聚丙烯酸酯橡胶 (ACM）是一种饱和极性橡胶，具有良好的耐油性，广泛应用于汽车工业。但是ACM加工过程中易粘棍、粘模、污染模具，而且耐低温、压缩永久变形也不好，因此ACM的应用在一定程度上受到了限制。乙烯丙烯酸酯橡胶(AEM)的加工性能、拉伸性能、耐高低温性能优于ACM，但是不耐低苯胺油和极性溶剂，同时价格也比较昂贵，目前仅杜邦公司生产。本文将ACM与AEM共混，制得综合性能优异、成本较低的特种橡胶材料。

1 实验部分

1.1 主要原材料

ACMPA-526，NOK 株式会社；Vamac®VMX-3038，美国杜邦公司；445，天津宏晟华通贸易有限公司；WB212,台湾科贸；N330/N550,卡博特公司；硬脂酸,天津渤海冰峰化工贸易有限公司；18D，天津宏晟华通贸易有限公司。

1.2 主要仪器和设备

XSM-500橡塑试验密炼机，上海科创橡塑机械设备有限公司；双辊开炼机，青岛化工机械厂；平板硫化机，佳鑫电子设备科技有限公司；Z030电子拉力试验机，ZwickRoell；MOONEY MV 2000无转子硫化仪，美国Alpha科技公司生产；MZ-401A热空气老化试验箱，江苏明珠试验机械有限公司；老化箱（GT-7017），台湾高铁科技股份有限公司。

1.3 实验配方（表1）

表1 实验配方

1.4 试样制备

将生胶加入密炼机1min后，再加入防老剂、流动剂、硬脂酸等固体小料约1min，再加入炭黑混炼3min,其中投料温度为70℃，控制排胶温度为110℃左右。然后在开炼机上加入硫化剂、促进剂，混合均匀后打5次三角包，打卷3次，然后下片，停放24h后取样测硫化曲线。在平板硫化机上硫化试样，硫化压力约为10MPa，1次硫化条件为175℃×t90，2次硫化条件为 170℃×4h。硫化试样停放24h后进行性能检测。

1.5 性能测试

硫化特性曲线的测定按照GB/T 16583-1996方法进行实验，测试温度175℃，时间30min；力学性能的测定按照国标GB/T582-1998，用电子拉力试验机进行测试，拉伸速度为500mm/min，测试温度为室温；热空气老化性能测试按照国标GB/T3512-2001，老化条件为 150℃×72h，老化后停放24h后进行拉伸测试。

压缩永久变形实验按照国标GB/T7759-1996实验条件为150℃×72h，试样压缩25%，试样停放24h后进行测量；耐介质性能测试按照国标GB/T1690-2006将试样浸入介质（IRM903 Oil）中(150℃，72h)进行性能测试；低温脆性的测定按照国标GB/T15256-1994进行测试。

2 实验结果与讨论

2.1 门尼黏度

门尼黏度体现相对分子质量高低及橡胶加工性能的好坏，对于分子结构相同的聚合物，相对分子质量越大，门尼越大。此外门尼黏度还和聚合物分子结构及引入的基团有关系。门尼黏度高的胶料其相对分子质量大，不易混炼均匀，挤出时收缩率较大，不易挤出成型。门尼粘黏度低的胶料相对分子质量小，分布范围窄，加工时易粘辊，挤出时胶料挺性差，硫化时易粘模，污染模具。ACM与ACM不同并用比例对混炼胶门尼黏度的影响如图1所示。

图1 不同比例的并用胶对门尼黏度影响

从图1可以看出随着AEM并用比例增加，混炼胶门尼黏度逐渐增大，单用ACM的混炼胶门尼粘度小于单用AEM的混炼胶门尼黏度。原因是虽然ACM相对分子质量比AEM大，但是本实验所采用的AEM牌号（Vamac®VMX-3038）为高黏度聚合物，这和它在合成时所使用的链转移剂以及单体侧链长度有关系。ACM门尼黏度低，易粘辊、粘模，对挤出加工不利，AEM门尼黏度高，胶料流动性差，不易挤出加工，所以采用ACM/AEM并用的方法获得合适的门尼黏度对胶料加工有利。

2.2 硫化特性

ACM和AEM不同并用比例后混炼胶的硫化特性参数如表2所示。

表2 不同比例的并用胶硫化特性参数

从表2中可以看出，由于ACM与AEM使用相同的硫化剂可以实现共硫化。随着AEM并用比例增加，硫化曲线ML逐渐增加，这与胶料门尼黏度变化趋势相吻合；硫化曲线MH逐渐增加，这是由于AEM硫化点数大于ACM硫化点数，随着AEM并用比例提高，交联密度逐渐增大；t10逐渐变长，这说明焦烧安全性在提高，因此ACM并用AEM能够提高加工安全性；随着AEM并用比例增加，t90逐渐变长，说明硫化效率逐渐降低，因此通过ACM与AEM并用可以平衡产品焦烧安全性和生产效率。

2.3 材料性能

ACM与AEM不同比例并用对混炼胶物理性能影响如表3所示。

从表3可以看出，当AEM并用比例增大时，混炼胶邵氏硬度、拉伸强度和伸长率也随着AEM量增大而增大。这是因为AEM与ACM相比分子主链引入了乙烯单体，乙烯单体能够提高混炼胶的机械性能。另外乙烯单体的引入，同时也提高了混炼胶耐低温性，这与表3低温脆性实验结果相吻合。

ACM和AEM不同比例并用后混炼胶压缩永久变形随着AEM并用比例增大而逐渐减小，这表明通过增大AEM并用比例可以提高胶料压缩永久变形性。从表3还可以看出，试样经过热空气老化后，混炼胶硬度、拉伸强度变化率、伸长率变化率随着AEM并用比例提高而呈现减小趋势，这说明通过并用一定比例的AEM能够提高ACM混炼胶的耐老化性能。另外试样在IRM903标准油浸泡一定时间后，混炼胶的硬度、拉伸强度变化率、伸长率变化率、体积变化率都随着AEM并用比例的增大而增大，这表明随着AEM并用量的增大混炼胶的耐油性变差。同时AEM和ACM都具有良好的耐臭氧性，这是因为两种橡胶的分子主链都是饱和状态，没有双键的存在。