乙烯-乙酸乙烯酯橡胶基吸油膨胀橡胶的制备与性能研究

李若春 刘顺桥（南京七四二五橡塑有限责任公司 江苏 南京 210028）

吸油膨胀橡胶为新型自溶胀型的吸油材料，具有耐压缩性好、吸油性强、在压力下保持不漏油等优点，在现有的止漏密封材料中是最佳的选择。本研究对乙烯-乙酸乙烯酯橡胶基吸油膨胀橡胶的制备与性能进行分析，现将结果报告如下：

一、实验

1.实验材料

炭黑（N330）由美国卡博特公司生产；乙烯-乙酸乙烯酯橡胶（EVM）由德国朗盛特殊化学品股份公司生产，VA含量0.5；防老剂（RD）、硫化剂（DCP）、助交联剂（TAIC）、增塑剂乙二酸烷基醚酯（TP-95）、硬脂酸锌等均由正规市场购买获取。

2.实验准备

EVM为100，RD为1，TAIC为1.5，TP-95为5，补强剂、DCP为变量。

实验仪器：平板硫化机（XLB-D350×350）由上海第一橡胶机械厂生产；热老化试验箱（RZH-1001）由江都市开源试验机械厂生产；盘式硫化仪（P3555B2）由东莞市大中仪器有限公司生产；开炼机（X（S）K-160）由杭州苏桥佳迈机械设备有限公司生产；数显恒温水浴锅（HH-6）由长沙博诺科学仪器有限公司生产；万能材料试验机（LR30KPLUS）由济南中创工业测试系统有限公司生产；邵氏硬度计（XY21）由济南恒思盛大仪器有限公司生产。

3.试样制备

首先调整开炼机的辊距调至＜2mm，将EVM置于开炼机上进行3次薄通，此时辊距增加至3mm，包辊加料，遵循一定的比例依次倒入RD、炭黑、TP-95、TAIC、DCP（在倒入黑炭时配合添加偶联剂），在40-50℃炉温下均匀混炼。硫化仪负责测定橡胶料硫化的参数，并在实验试样厚度2mm、环境170℃/10MPa×t90的条件下利用平板硫化机完成硫化制片。

4.测试

（1）吸油饱和率

将实验试样置于待测油品中，温度保持80℃，24h后将其取出，依照《高分子防水材料》中关于遇水膨胀橡胶的膨胀率计算公式计算试样的吸油饱和率。

（2）物理性能分析

试样拉伸性测定在拉伸速率500mm·min-1、温度（23.00±2.00）℃的条件下进行，依照《硫化橡胶或热塑性橡胶》中提出的拉伸应力应变性能测定法完成测定；硬度采用邵氏硬度计，依照《硫化橡胶或热塑性橡胶》的规定的邵氏硬度计测试方法完成测试[1]。

（3）性能的稳定性分析

配置各溶液：取250g水与90g氯化钠（固态）相溶制备得盐溶液（质量分数0.26）；取210g水与90g氢氧化钠（固态）相溶制备得碱溶液（质量分数0.30）；取58g水与250g盐酸相溶制备得盐酸（质量分数0.37）。

（4）抗老化性能

将实验试样放入温度160℃的老化箱中，时间为1w，期间每日取出测试物理性能。测试依照《硫化橡胶或热塑性橡胶老化性能的测定》中提出的标准进行。

（5）保油率分析

取吸油达到饱和的橡胶，放入离心机（转速调至4000r·min-1）中进行离心旋转，后对其质量进行称量，将数据代入公式：保油率=（离心旋转后质量/离心旋转前质量）×100%，计算试样的保油率[2]。

二、结果

1.DCP用量

在炭黑（N330）用量为40的条件下，观察硫化过程中DCP用量与转矩间的关系，可得DCP用量的增加不会造成转矩最小值的变化，但其最大值会逐渐提高，说明DCP加量与橡胶料的初始粘度间不存在明显关系。

观察DCP用量与EVM硫化胶物理性能之间的关系，可得试样的拉伸强度与邵尔A型硬度同DCP的用量呈正比关系，拉断伸长度则随DCP用量的增加逐渐减小，说明DCP的交联度会影响试样的物理性能，见表1。

表1 EVM硫化胶在不同DCP用量下形成的不同物理性能

2.炭黑N330用量

采用炭黑与白炭黑对EVM进行填充，可得经过炭黑填充的EVM其体积的膨胀率更高，二者并用产生的体积膨胀率为其次，白炭黑填充后的EVM体积膨胀率最低。说明炭黑N330可以用作EVM的补强填充物。

另外观察炭黑用量与EVM物理性能间的关系，可得当炭黑用量处于30-50份时，EVM的体积膨胀率无显著变化，当炭黑增加至60份时，膨胀率急速降低，说明炭黑使用过量对EVM的体积膨胀率有影响，用量以30-40份为最佳，见表2。

表2 EVM硫化胶在不同炭黑N330用量下形成的不同物理性能

3.抗老化性

将EVM置于热氧条件下进行交联，老化时间为2d时试样的拉伸强度最大，至7d时拉伸强度无显著变化，拉断伸长率略微降低，说明EVM硫化胶抗老化性较强，见表3。

表3 试样的抗老化性能测试结果

4.保油率与性能稳定情况

观察试样的保油率，可得经过10min离心旋转后EVM硫化胶保油率为98%，经20min离心旋转的试样则为97%，说明EVM硫化胶保油率较高。

将吸油达到饱和后的试样置入各类溶液中浸泡2d，观察EVM硫化胶性能稳定情况，可得经过2d的溶液浸泡，试样均产生一定体积膨胀率变化，同时膨胀率的保持率约为82%-83%，见表4。

表4 EVM硫化胶性能稳定情况

讨论

DCP用量结果表明，要实提升EVM体积膨胀率，且不对EVM的物理性能造成影响，需要适量降低DCP用量，通常以1.5份为最佳。炭黑N330用量结果的原因是白炭黑中二氧化硅表面的羟基量较多，属亲水性无机物，而非极性碳氢化合物油则与炭黑中的无定形碳存在较好的亲和性，N330所具有的DBP吸收值可达1.02/L·g-1，因此炭黑对EVM硫化胶体积膨胀率的影响较大。保油率与稳定性的测试结果表明，EVM硫化胶能够在热氧条件及不同类型溶液（酸、碱、盐）中保持较高的稳定性，且保油率较高[3]。原因为吸油过程具单向性，EVM硫化胶吸油性受其热力学性质的作用，且在浸泡过程中溶液试图进入胶料内部膨胀其体积，但由于胶料内的交联结构影响，橡胶中的大分子链产生不溶解的现象，使大分子网络结构将油分子紧紧包裹，实现吸油目的。

[1]陈培.乙烯－乙酸乙烯酯橡胶基吸油膨胀橡胶的制备与性能[J].橡胶工业,2012,59(03):149-153.

[2]王宁.吸油膨胀橡胶的制备与性能研究[J].橡胶工业,2013,60(04):206-210.

[3]曹玉阳.新型遇油膨胀橡胶的制备与性能研究[J].特种橡胶制品,2012,25(04):4-7,12.