防老劑在橡膠密封制品中的應(yīng)用

1、摘要：本文對(duì)橡膠密封制品用丁腈橡膠、ACM膠、三元乙丙橡膠、氯丁橡膠和制作減震耐屈撓制品的天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠的作用，防老劑的品種、性能進(jìn)行試驗(yàn)和論述。    關(guān)鍵詞：防老劑；密封制品；應(yīng)用 1、引言  橡膠密封制品如旋轉(zhuǎn)軸密封的骨架油封，筒式減震器密封的骨架油封，往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞桿密封，液壓缸密封，大都是高速運(yùn)動(dòng)或耐高壓的密封制品，由于使用工藝的復(fù)雜和苛刻，因此配方設(shè)計(jì)中，選擇應(yīng)用防老劑是非常重要的，一方面在橡膠加工過(guò)程中，因高溫和機(jī)械力的作用，如煉膠加工使橡膠分子過(guò)分?jǐn)嗔呀到?，性能下降；另一方面，可防止橡膠制品在使用過(guò)程中，因熱、機(jī)械的

2、作用而損害其使用性能，為達(dá)到上述目的，研究人員不斷開發(fā)高效環(huán)保的防老劑，滿足橡膠制品的需要。橡膠的老化主要是氧化，而橡膠的氧化反應(yīng)是具有自動(dòng)催化特性的熱氧化反應(yīng)，并按照自由基的機(jī)理進(jìn)行在橡膠制品中的老化現(xiàn)象。一方面影響制品的表現(xiàn)如龜裂，另一方面使其物理性能下降，隨之喪失使用價(jià)值。考慮制品的防老化要求和制品加工過(guò)程中的工藝要求，防老劑應(yīng)具有以下性能：（1）較高的防老化效果；（2）遷到制品表面且不噴霜；（3）不影響硫化；（4）在膠中易分散；（5）對(duì)膠料色澤五污染貨污染?。唬?）無(wú)毒環(huán)保。但是現(xiàn)實(shí)中完全能達(dá)到上述理想的防老劑并不易見，但是第1、2、3、4、6這五條在配方設(shè)計(jì)中必須著重考慮。 

3、;2 、試驗(yàn)2.1        原材料防老劑RD，天津拉勃化工公司生產(chǎn)；防老劑MB，浙江樂(lè)清精細(xì)化工廠生產(chǎn)；防老劑ODA，上海澎普化工廠生產(chǎn)；防老劑4010NA，南京化工廠生產(chǎn)；防老劑445，美國(guó)康寧公司生產(chǎn)；防老劑KY445，江蘇?；S生產(chǎn)；其他原料皆為市售產(chǎn)品。2.2        設(shè)備與儀器50t平板機(jī)硫化機(jī)（用于制作試樣），110t抽真空硫化機(jī)（生產(chǎn)產(chǎn)品），XK160開煉機(jī)（配合試驗(yàn)用），XK400開煉機(jī)（生產(chǎn)用），UT2080電腦控

4、制拉力機(jī)，智慧型UR2010型無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀，臺(tái)架試驗(yàn)臺(tái)、天平、硬度計(jì)和恒溫老化箱等。2.3        試驗(yàn)過(guò)程2.3.1          小配合試驗(yàn)?zāi)z料配合后，在XK-160開煉機(jī)上煉膠，停放24h，硫化試片按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)定硬度、拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率和壓縮永久變形等性能，進(jìn)行耐老化試驗(yàn)，并制作制品進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)。2.3.2         

5、批量生產(chǎn)試驗(yàn)經(jīng)小配合試驗(yàn)合格的膠料，需批量生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，即在XK400開煉機(jī)上進(jìn)行開煉火在50L的密煉機(jī)進(jìn)行密煉的膠料進(jìn)行物理性能測(cè)試和臺(tái)架試驗(yàn)后，交付用戶進(jìn)行跑車試驗(yàn)等質(zhì)量檢驗(yàn)。 3         結(jié)果與論述3.1        丁腈橡膠用防老劑的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用丁腈橡膠因具有良好的耐熱、耐油和較好的機(jī)械性能，特別是制造工藝比較成熟，因此廣泛應(yīng)用于制作耐熱、耐油（120°以下）的密封制品，但是由于丁腈橡膠的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是屬于二烯

6、類的不飽和橡膠，因此需添加高效的防老劑提高耐老化性能。國(guó)外的著名公司如日本NOK等公司在丁腈橡膠中大都采用防老劑RD4010NA和防老劑445等。我們進(jìn)行了丁腈橡膠放老化試驗(yàn)。試驗(yàn)配方：日本丁腈橡膠N-41 100，氧化鋅5，硬脂酸1，二辛酯6，炭黑 N550 60，硫磺 0.5，促進(jìn)劑TMTD 1，TETD 1,DM 2.5,防老劑 變量。世紀(jì)混煉配方中用量為表1中用量的5倍。硫化條件為180×8min。我們采用上述配方，防老劑的用量都是2份，對(duì)防老劑RD、4010NA、MB、國(guó)外防老劑445、國(guó)內(nèi)防老劑445以及RD+MB（2:1）和國(guó)外防老劑445+MB（2:1）進(jìn)行熱老化試驗(yàn)

7、，其試驗(yàn)結(jié)果見表1.表1 項(xiàng) 目防老劑名稱及用量國(guó)外445 國(guó)內(nèi)445 RD MB 4010NA RD+MD 445+MR2 2 2 2 2 2：1 2：1邵爾A型硬度/MPa 66 66 67 68 67 67 67拉伸強(qiáng)度/MPa 13.7 13.7 13.4 13.9 13.5 13.8 13.8拉斷伸長(zhǎng)率/% 358 369 395 364 391 382 380120×70h熱空氣老化后性能硬度變化 +7 +7 +7 +7 +7 +7 拉伸強(qiáng)度變化率/% +10 +7 +8 +10 +13 +12扯斷伸長(zhǎng)變化率/% -32 -34 -39 -39 -35 -30從

8、表1可看出，在120×70h熱空氣老化后，添加各種防老劑的膠料的硬度變化都是一樣的，拉伸強(qiáng)度的變化卻出現(xiàn)正值，老化后未出現(xiàn)強(qiáng)度下降現(xiàn)象，伸長(zhǎng)變化率有點(diǎn)差異，防老劑445好一些，而RD合MB稍差一點(diǎn)，防老劑RD與MB并用及防老劑445與MB并用的更好一點(diǎn)。這可能是兩種防老劑并用具有良好的協(xié)同作用。氫化丁腈橡膠雖然是高飽和橡膠，但是加入適量的防老劑可提高膠料的耐熱老化性能。使用日本瑞翁公司的氫化丁腈橡膠2020進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)配方為：氫化丁腈橡膠（2020）100，氧化鋅5，氧化鎂10，硬脂酸1，噴霧炭黑20，N550炭黑30，DCP 4，TAIC 2.5，DM1.5，石蠟1，防老劑2，變

9、品種。150×70h熱空氣老化試驗(yàn)的伸長(zhǎng)變化率結(jié)果如下：未知防老劑為-22%，加入RD為-16%，4010NA的為-17%，MB為-21%，BLE的為-18%，防老劑445為-9%，防老劑ODA的為-11%，可見防老劑445和ODA較好。3.2        ACM膠防老劑的試驗(yàn)與應(yīng)用ACM膠是高飽和性橡膠，具有良好的耐熱（可在150°以下使用）、耐油性能，應(yīng)用于制作汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的曲輥油封和變速箱油封有良好的效果，加入防老劑可提高制品的可塑性和耐熱性。國(guó)外ACM膠的生產(chǎn)廠家如美國(guó)睛氨公司推薦使用防老劑OD，

10、日本東亞公司推薦的是防老劑445和防老劑630F，日本瑞翁公司推薦的是防老劑445，日本油封公司NOKACM膠油封配方采用的也是防老劑445，日本荒井公司ACM膠油封配方采用防老劑ODP，因ACM膠是很重要的密封制品原材料，對(duì)其防老劑品種我們也進(jìn)行了試驗(yàn)和應(yīng)用。試驗(yàn)配方：東亞涂料公司ACM膠AR840 100，硬脂酸1，操作助劑935P 3，硫磺0.5，硬脂酸鉀0.5，硬脂酸鈉4，炭黑N550 50，噴霧炭黑35，防焦劑CTP 0.4，防老劑 變量。實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)放大5倍，在XK-160開煉機(jī)上混煉。硫化條件：一次硫化170×20min，二次硫化170×20h，其試驗(yàn)結(jié)果見表2. 表2 項(xiàng) 目防老劑名稱及用量未加防老劑 RD MB 4010NA BCE 445 KY4452 2 2 2 2 2邵爾A型硬度/度 71 70 70 71 70 71 71拉伸強(qiáng)度/MPa 9.6 9.7 10.1 10.1 9.7 10.1 10.1拉斷伸長(zhǎng)率/% 210 216 210 214 214 210 210175×70h熱空氣老化后性能老化后硬度變化 +4 +3 +4 +3 +3 +2 +2 拉伸強(qiáng)度變化率/% -10 -4 -5 -6