Aflas四丙氟橡胶/EPDM耐水-乙二醇液压油性能

连晓磊, 肖风亮, 刘新梅

（广州机械科学研究院有限公司, 广东 广州 510700）

0 前 言

通常液压系统是以液压油作为传动介质，随着现代液压设备向高压、高速、高温和大容量方向发展，液压介质在使用时，从管线、泵和阀门等部位泄漏的可能性也增大，在接近高温和明火的液压设备中应尽量使用难燃液压油，以免发生火灾事故，造成人身伤亡和财产损失[1]。

水-乙二醇是由乙二醇、丙三醇或其聚合物溶于水中而形成的一种含水35%～55%的透明真溶液，其中还加入了相应的增粘、抗磨、防锈、消泡等添加剂。它具有良好的抗燃性、低温流动性和稳定性，是一种理想的抗燃液压介质，其润滑性优于高水基液体，稳定性优于乳化液，使用特性近似于矿物型液压油，在冶金、矿山、船舶和铸锻等要求防火的液压系统中得到了广泛应用，在很多国家已经成为难燃液压油的主流[2]。

Aflas四丙氟橡胶是四氟乙烯和丙烯的共聚物，具有广谱的耐化学介质性能，缺点是耐低温性差，它的玻璃化温度在-2 ℃左右[4]，而且价格昂贵。三元乙丙橡胶也具有极高的化学稳定性和耐热、耐候、耐臭氧、耐水、耐水蒸气、耐化学药品等许多优良性能，相对于四丙氟橡胶来讲，它的典型特点是耐极性介质性能较好，低温性能优越。四丙氟橡胶相当于乙烯分子的氟取代物与丙烯的共聚物，因此，两者在组成结构上的相似，为两者的并用提供了相容性基础[5]。

通过在Aflas四丙氟橡胶中并用三元乙丙橡胶，一方面可以大大降低成本，因为EPDM相对价格便宜，而且可以进行高填充；另一方面可以改善四丙氟橡胶的耐低温性能。本文主要研究不同的并用比例对Aflas/EPDM耐水-乙二醇型液压油性能的影响以及对低温性能的影响。

1 实 验

1.1 主要原材料

Aflas四丙氟橡胶FA100S，日本旭硝子公司产品；EPDM IP4570，杜邦陶氏弹性体公司产品；过氧化物硫化剂DCP，上海高桥化工产品 ；炭黑N550，上海卡博特公司产品；炭黑N990，加拿大Cancarb产品 ；水-乙二醇型阻燃液压油Nyvac FR 200D，美孚公司产品；其他均为市售工业品。

1.2 基本配方

四丙氟橡胶：FA100S，100（质量份，下同）；N990，40；DCP，1.6；TAIC，5；其他助剂，4[4]。

三元乙丙橡胶：IP4520，100；氧化锌，5；硬脂酸，0.5；N550，60；轻质碳酸钙，150；DCP，4；TAIC，3；其他助剂，2。

1.3 主要实验仪器和设备

XK-160开炼机，佰弘机械（上海）有限公司生产；Z010高低温材料试验机，德国Zwick公司产品；橡胶硬度计（邵尔A型），德国Zwick公司产品；401A型老化箱，上海实验仪器厂产品；50T平板硫化机，上海橡胶机械厂生产；GT-M2000A型硫化仪，高铁检测仪器有限公司生产；低温脆性实验机，高铁检测仪器有限公司产品。

1.4 试样制备

在XK-160炼胶机上按常规混炼方法分别进行Aflas和EPDM的混炼，然后按照生胶比例进行共混，制得并用胶。

试样在50T平板硫化机上制备，一段模压条件为170 ℃×10min，二段硫化在热空气老化箱内进行，Aflas的二段硫化条件是200 ℃×16 h，并用胶的二段硫化条件是150 ℃×4 h。

1.5 性能测试

硬度按GB/T 531.1-2008测试；拉伸应力应变性能按GB/T 528-2009测试；耐液压油按GB/T 1690-2006测试；低温脆性按GB/T 1682-2000测试。

2 结果与讨论

2.1 不同并用比对物理性能的影响

由表1可知，纯四丙氟橡胶物理性能较好，拉伸强度和拉断伸长率适中；纯EPDM由于填充量和交联密度均较高，硬度高达91度，拉伸强度和拉断伸长率较低。因此，在Aflas/EPDM并用胶中，随着Af l as用量的提高，胶料的硬度逐步下降，拉伸强度和拉断伸长率逐渐增大。纯Aflas的压缩永久变形较大，并用EPDM后，随EPDM用量的增加，压缩永久变形值逐步降低，甚至3#和4#配方的值低于纯EPDM。

表1 Aflas/EPDM并用比及物理机械性能

2.2 不同并用比对耐水-乙二醇液压油的影响

由表2可知，70 ℃×168 h浸泡后，胶料的硬度都降低了，其中纯Aflas变化最小，随着EPDM并用比例的增加，硬度下降得越来越多，纯EPDM下降最多（达13度）。拉伸强度和拉断伸长率的变化趋势不一样，随着EPDM并用比例的增加，胶料拉伸强度损失越来越大，纯EPDM达到-34.70%。而拉断伸长率变化率则相对较小，刚开始Aflas并用比例很高时（如1#配方和2#配方），拉断伸长率变大，并且2#配方小于纯Aflas的1#配方，然后，随着Aflas并用比例的降低，拉断伸长率表现为变小，纯EPDM的拉断伸长率变化最大。体积变化和质量变化的趋势一致，也是纯Aflas胶料的体积溶胀最小。随Aflas并用比例的降低，体积溶胀和质量增加也变大，纯EPDM最大。

表2 不同并用比Af l as/EPDM浸泡后物理性能的变化(70 ℃×168 h浸泡)

综合上面分析可推测，纯Aflas的1#配方和70% Aflas的2#配方，由于Aflas含量较高，只发生了简单的溶胀，表现为体积和质量略微增加，拉伸强度下降，拉断伸长率增加。而3#、4#、5#配方，Aflas含量较低，不仅仅发生了溶胀，也可能发生了交联结构或者分子链的破坏，表现为硬度和拉伸强度急剧降低，拉断伸长率也在下降。

2.3 不同并用比对低温性能的影响

由表3可知，Af l as/EPDM并用胶的低温性能相比纯Aflas有了极大的改进，随EPDM并用比例的提高，并用胶的低温脆性逐步降低。即便是只含30%EPDM生胶的2#配方，其低温脆性也达到了-31 ℃，极大地扩展了四丙氟橡胶的低温使用范围。

表3 Af l as/EPDM并用比及低温脆性

2.4 成本考量

由于Aflas生胶很昂贵，目前报价至少为550元/kg，通过并用EPDM，可以极大地降低材料成本，如综合性能较好的2#配方材料成本只有纯Aflas的30%左右，这样就达到了既可以大幅度降低材料成本，又不至于大幅度降低材料性能的目的。

表4 Af l as/EPDM并用胶的材料成本

3 结 论

（1）随着Aflas并用比例的降低， Aflas/EPDM并用胶物理性能下降，压缩永久变形降低。

（2）随着Af l as并用比例的降低， Af l as/EPDM并用胶在水-乙二醇液压油中的硬度逐步降低，拉伸强度和拉断伸长率逐步下降，体积和质量增加值逐步增大。

（3）并用EPDM后，Af l as胶料的低温性能得到了极大改善。随EPDM并用比例的提高，Af l as/EPDM并用胶耐低温性能逐步提高。

（4）并用EPDM后，Aflas/EPDM胶料的材料成本得到了极大降低，在不大幅度牺牲性能的情况下，可降低70%左右的材料成本。

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