新型橡膠—NBR/PA66合金(本產(chǎn)品為專利產(chǎn)品,偽冒必究,追究法律責(zé)任)
發(fā)布時間:
2015-08-05
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摘要:采用尼龍66改性NBR制備新材料NBR/PA66合金,并研究了新材料的物理性能和用途。結(jié)果表明,新材料在保持NBR低溫彈性的同時,提高了NBR的耐油性能。
關(guān)鍵詞:NBR;NBR/PA66合金;尼龍66;耐油性能;脆性溫度
NBR/PA66合金是以NBR為主體,用PA66(尼龍66)做改性劑,采用機(jī)械共混技術(shù)制造的改性橡膠,其突出的特點(diǎn)是即耐油又耐低溫??捎糜谙鹉z通用的工藝設(shè)備、材料和技術(shù),生產(chǎn)各種橡膠制品。
丁腈膠有多種牌號,各種牌號的性能不同,通常用丁腈膠的丙烯腈含量不同來區(qū)分,就丁腈膠的耐油性能來說,隨著丙烯腈含量的增加而變好,但低溫性能則變差。丁腈膠18的脆性溫度是-50℃;丁腈膠40的脆性溫度是-23℃。丁腈膠18的低溫彈性好但耐油性能不如丁腈膠40。人們一直在設(shè)法解決這個問題,但效果不明顯。用尼龍66樹脂改性丁腈膠18后的 NBR/PA66合金,就解決了這個問題。既保留了丁腈膠18的低溫性能又使其耐油性能達(dá)到近于丁腈膠40的水平。目前該產(chǎn)品已申報專利,有小批量生產(chǎn)。正在安裝一條生產(chǎn)線,生產(chǎn)能力為 300t/a。將按丙烯腈的含量不同,分成系列產(chǎn)品,積累數(shù)據(jù),建立產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
表1是不同質(zhì)量比丁腈膠和尼龍66共混物對物理性能的影響。
表1 丁腈膠和尼龍66共混比的物理性能
NBR3355 g |
95 |
90 |
85 |
80 |
PA66 g |
5 |
10 |
15 |
20 |
拉伸強(qiáng)度,MPa |
4.6 |
7.2 |
9.49 |
9.02 |
拉斷伸長率,% |
590 |
484 |
451 |
353 |
邵爾A硬度,度 |
52 |
62 |
68 |
72 |
拉伸永久變形,% |
8 |
8 |
11.2 |
12.8 |
基本配方(質(zhì)量份):氧化鋅,5;硬脂酸,1.6;硫黃,2;生膠,100;(NBR/PA66,質(zhì)量比變量)
硫化條件為160℃×12min。
尼龍66對丁腈膠有補(bǔ)強(qiáng)作用,隨著尼龍66用量的增加,共混物的強(qiáng)度增加,硬度增加,伸長率下降。尼龍66含量對共混物中丁腈膠的硫化程度(交聯(lián)密度)、彈性、伸長率均有影響,為保持橡膠的特點(diǎn),尼龍66/丁腈膠的質(zhì)量比采用20/ 80。命名為“NBR/PA66合金”。
“NBR/PA66合金”和普通丁腈膠一樣,可采用傳統(tǒng)的橡膠設(shè)備生產(chǎn)各類橡膠制品;應(yīng)用橡膠的各種配合劑和配方設(shè)計(jì)技術(shù),設(shè)計(jì)配方;采用現(xiàn)有的煉膠、擠出、壓延、硫化、注塑等工藝方法,制造模壓件、膠管、膠布等橡膠制品。
2.2 “NBR/PA66合金”脆性溫度和丁腈膠丙烯腈含量的關(guān)系
選擇丙烯腈含量的丁腈膠18及丁腈18/PA66合金;丁腈膠40和丁腈膠40/PA66合金,對低溫性能做對比試驗(yàn)其物理性能對比見表2。
從表2可看出,純丁腈膠和丁腈膠/PA66合金的脆性溫度接近,同在試驗(yàn)誤差范圍內(nèi),PA66的摻入量在試驗(yàn)條件下,對脆性溫度沒有影響,對其它性能有影響。
橡膠中的丙烯腈含量和脆性溫度相關(guān)。
表 2 不同型號丁腈膠和丁腈膠/PA66物理性能的對比
注:配方:生膠,100;氧化鋅,5; 硬脂酸,1.6;DM,1.6;DTDM,3。硫化條件為160℃× 24min
為找到橡膠中丙烯腈含量對脆性溫度的關(guān)系,用不同丙烯腈含量的丁腈膠及其相應(yīng)的PA66合金測試脆性溫度,結(jié)果見表3。
從表3可看出,丁腈膠(NBR)與“NBR/PA66合金”的脆性溫度相近。
表 3“ NBR/PA66合金”中的丙烯腈含量和脆性
NBR的丙烯晴含量 % |
19 |
20 |
27 |
33 |
40 |
“NBR/PA66合金”的脆性溫度 ℃ |
-49 |
-45 |
-34 |
-26 |
-22 |
丁腈膠的脆性溫度 ℃ |
-50 |
-45 |
-33 |
-26 |
-23 |
為更直觀的描述丁腈膠和“NBR/PA66合金”的低溫性能,將表3的數(shù)據(jù)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理得到:丁腈膠的丙烯腈含量和脆性溫度相關(guān),式(1)。
脆性溫度=A+Bx+Cx2 ?。ㄊ?)
式中:A為-110.48;
B為4.138621954;
C為-0.048567545;
x為丙烯腈含量。
圖1 純NBR丙烯腈含量與脆性溫度的關(guān)系
式(1)描述了丁腈膠丙烯腈含量與脆性溫度的關(guān)系,用于對不同丙烯晴含量的丁腈膠脆性溫度的估計(jì)。“NBR/PA66合金”的脆性溫度幾乎和原膠一樣,但耐油性能提高了。
2.3 “NBR/PA66合金”的耐介質(zhì)性能
尼龍66改性丁腈膠的目的就是進(jìn)一步提高丁腈膠的耐油性能。用以下幾種介質(zhì)為代表來描述“NBR/PA66合金”的耐油性能。
2.3.1 耐甲苯
甲苯為丁腈膠的溶劑,丁腈膠在甲苯介質(zhì)中的變化即苛刻又敏感。 表4為“NBR/PA66合金”中丙烯腈含量與耐甲苯的關(guān)系。從表4可看出,材料的耐介質(zhì)性能隨著丙烯腈含量的增加而變好。
表4不同丙烯晴含量的丁腈膠及其相應(yīng)的” NBR/PA66合金”耐甲苯的關(guān)系
項(xiàng)目 |
數(shù)據(jù) |
||||||
丁腈膠中的丙烯晴含量 % |
18 |
22 |
26 |
30 |
33 |
38 |
41 |
丁腈膠在甲苯中的重量變化 g% |
536 |
408 |
306 |
230 |
191 |
159 |
160 |
相對應(yīng)的“NBR/PA66合金” g% |
166 |
144 |
126 |
112 |
104 |
94 |
92 |
注:配方為丁腈膠或(NBR/PA66合金),100;氧化鋅,5;硬脂酸,1.6;DM,1.6; 硫黃,2。硫化條件為160℃×10min,試驗(yàn)條件為常溫×72h,質(zhì)量變化。
圖2 丁腈膠和“NBR/PA66合金“耐甲苯的對比
圖2是表4的形象化,更直觀。說明丁腈膠及“NBR/PA66合金”在相同的介質(zhì)中的變化趨勢。圖2中的純丁腈膠和“NBR/PA66合金”的兩條曲線的耐油質(zhì)量變化斜率不同。純丁腈膠的丙烯腈含量對耐油性影響遠(yuǎn)大于其相應(yīng)的“NBR/PA66合金”。還可看出,丙烯腈質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的丁腈膠和丙烯腈質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%的“NBR/PA66合金”的耐油性能相近。純丁腈膠40的重量變化為160%;“NBR18/PA66合金”為166%。就是說2種材料的耐甲苯性能接近。表3的數(shù)據(jù)說明兩者的低溫脆性相差很大,丁腈膠40的脆性溫度為-23℃;丁腈膠18的“NBR/PA66合金”脆性溫度為-49℃。因此說“NBR18/PA66合金”是耐油、耐低溫的新材料。
NBR和NBR/PA66合金耐甲苯的質(zhì)量變化和體積變化見圖4。試驗(yàn)配方:生膠(共混物),100;氧化鋅,5;硬脂酸,1.6;DM,1.6; DTDM,3。硫化條件為160℃×24min。
□-質(zhì)量變化(40℃×70h,g%);■-體積變化(40℃×70h,v%)。
圖4 耐甲苯介質(zhì)的變化
甲苯是NBR的良溶劑,用它做介質(zhì)是為了更容易看出NBR改性前后的變化。從圖4可看出,改性后的NBR/PA66耐油性能明顯提高,尤其是NBR18改變最大。
2.3.2 耐3#燃油
表5為NBR及NBR/PA66體積和質(zhì)量變化值。從表5可看出,NBR18的體積變化為244.5; NBR18/PA66為136.5,比NBR18小得多。NBR40為89.5,NBR40/PA66是56.6。體現(xiàn)了NBR/PA66合金的耐3#油優(yōu)勢。
表5 介質(zhì)3#燃油40℃×70h時的質(zhì)量和體積變化
注:配方為生膠,100;氧化鋅,5; 硬脂酸,1.6;DM,1.6;DTDM,3。硫化條件為160℃×24min。
□-質(zhì)量變化(40℃×70h,g%);■-體積變化(40℃×70h,v%)。
圖5 耐3#燃油的質(zhì)量和體積變化
圖5是表5的形象化,更直觀地顯示了耐3#燃油的變化。對于一般NBR,3#油體積變化較大,現(xiàn)可通過選擇不同型號的NBR/PA66合金做應(yīng)用配方,平衡耐油和低溫性能,達(dá)到綜合指標(biāo)滿意的結(jié)果。
2.3.3 空壓機(jī)油
空壓機(jī)的工作溫度較高,選擇150℃試驗(yàn)溫度,目的是要考核NBR/PA66在高溫環(huán)境下的行為。表6為NBR和NBR/PA66空壓機(jī)油在150℃×48h的質(zhì)量變化和體積變化。從表6 可以看出,NBR/PA66合金的耐空壓機(jī)油好于NBR。
表6 空壓機(jī)油 150℃×48h質(zhì)量和體積變化
注:配方為生膠,100;氧化鋅,5; 硬脂酸,1.6;DM,1.6;DTDM,3。硫化條件為160℃×24min。
從以上3種介質(zhì)的耐油試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,尼龍66改性NBR后,在試驗(yàn)的介質(zhì)中耐油性能均有所提高。
2.4 熱老化性能
2.4.1 拉伸強(qiáng)度
NBR中摻入尼龍66對熱空氣老化性能的影響見表7。選擇2個老化溫度,對NBR及NBR/PA66進(jìn)行對比試驗(yàn)。老化條件:介質(zhì)空氣×24h,溫度分別為130,140℃。
從表7可看出,NBR18/PA66合金熱老化后拉伸強(qiáng)度及拉伸強(qiáng)度保持率,都明顯好于原膠料,且拉伸強(qiáng)度的絕對值很高。
表7 NBR與NBR/PA66合金在130,140℃老化后的拉伸強(qiáng)度
2.4.2 拉斷伸長率
表8為不同溫度老化后的拉斷伸長率變化。從表8可看出,NBR的原始拉斷伸長率高于NBR/PA66合金,但老化后的拉斷伸長率保持率接近。從而可知,NBR摻入尼龍66后,對老化性能的影響不十分明顯。
表8 不同溫度老化后的拉斷伸長率變化
3 結(jié)論
本工作以試驗(yàn)數(shù)據(jù),初步描述了NBR/PA66合金的性能,其突出點(diǎn)是提高了NBR的耐油性能,基本保持原膠料的脆性溫度。NBR18/PA66合金,保持了NBR18的低溫彈性,同時又達(dá)到了NBR40的耐油性能。其脆性溫度為-50℃,耐介質(zhì)為NBR40的水平。NBR40/PA66較NBR40的耐油性能更好。
合金,丙烯腈,耐油性
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