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乐通lt118-密炼机:耐FAM-B试验液橡胶配方的研究

发布时间:2018-02-17 21:11:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

泰州科德橡胶机械-密炼机2018年2月17日讯  本文根据汽车工业向高性能、低能耗、低排放、低噪音及更长使用寿命方向发展的特点,汽车燃料油、润滑油及其添加剂成分在不断发生变化,正在向无污染、生物燃油发展的趋势影响,针对德国大众标准VW 2.8.1中FAM-B试验液对橡胶材料的更高要求,原传统的通用丁腈耐油橡胶材料已经远远不能适应这一变化,极大地约束着汽车整体性能和质量的提高。为此采用几种新材料开展汽车用特种橡胶材料的研究工作,提高我国汽车产业的整体性能和质量。

试验

1.1  主要原材料

     NBR,丁腈3604,兰化企业产品;丁腈3365,台湾南帝企业产品;丁腈DN003,丁腈1203D(NBR/PVC=70:30质量比),日本瑞翁企业产品;HNBR,氢化丁腈1020,日本瑞翁企业产品;氢化丁腈C3446,德国朗盛企业产品;FKM,氟橡胶2601,氟橡胶2602,氟橡胶2462,上海三爱富新材料股份有限企业产品;FAM-A试验液: 甲苯 50%,异辛烷 30%,二异丁烯 15%,乙醇5%;FAM-B试验液:FAM-A 84.5%,甲醇 15%, 去矿物质水 0.5%;其他配合剂均为工业品。

1.2  主要设备与试验仪器

XK-400开炼机,大连华日橡塑机械有限企业产品;50T平板硫化机,上海第一橡胶机械厂产品;XHS型绍尔A硬度计,营口市材料试验机有限企业产品;MZ-400万能电子拉力机,江都市明珠试验机械厂产品;9036A型老化箱,上海一华仪器设备有限企业产品;JA1003型电子天平,上海恒平科学仪器有限企业产品。

1.3  测试方法

所有测试均按现行相应国家标准或橡胶行业标准实行。

2        结果与讨论

2.1  丁腈橡胶的选择

丁腈橡胶含有极性腈基,对非极性或弱性的矿物油、动植物油、液体燃料和溶剂等有较高的稳定性,耐油性是其大优点,丙烯腈含量越高耐油性越好;芳烃溶剂、酮、酯等极性物质对丁腈橡胶有溶胀作用,溶剂或油的苯胺点越低或芳烃含量越高,则丁腈橡胶的溶胀也越大,即耐油性越差。故选用丙烯腈含量都在30%以上的丁腈3604、丁腈3365、丁腈DN003、丁腈1203D(NBR/PVC=70:30质量比),但经过多轮试验,几种丁腈橡胶的配方整体耐FAM-B试验液效果不佳。造成橡胶溶胀,橡胶的硬度、伸长、拉伸强度、重量变化明显增大。但丙烯腈含量高的丁腈DN003耐FAM-B试验液性能明显优于其他丙烯腈含量较低的丁腈橡胶。性能结果见表1。

NBR配方:生胶 100,氧化锌 5,硬脂酸 1,防老剂4010NA 1.5,防老剂D 2,硫化剂+促进剂 6,炭黑 变量,软化剂 变量,其他助剂 3。

表1、不同牌号NBR胶料性能结果

项目

VW 2.8.1指标

NBR-1

NBR-2

NBR-3

NBR-4

生胶牌号


3604

3365

DN003

1203D

丙烯腈含量,%


36

33

50

33

门尼粘度 1+4/100


40~65

60~75

70~80

60~70

邵尔A硬度,度

70±5

68

70

70

66

拉伸强度,MPa

≥10

11

12

17

12

拉断伸长率%

≥300

352

347

496

492

FAM-B试液中(23×48h)

硬度变化,度

0~-17

-18

-22

-26

-24

拉伸强度,MPa

≥6.0

4.1

3.8

4.0

2.2

拉断伸长率%

≥150

140

150

190

180

重量变化,%

0~25

34.5

42.4

27.4

44.9

 

2.2   氢化丁腈、氢化丁腈与丁腈并用的选择

氢化丁腈橡胶因烃链上的不饱和双键被氢化还原成饱和键,故也称高饱和丁腈橡胶,具有良好的耐液体(包括含腐蚀添加物的油类)的溶胀性能,良好的力学性能和耐低温性能。而芳烃溶剂、烯烃类等极性物质对氢化丁腈橡胶也具有溶胀作用。选用氢化丁腈1020(饱和度90%)、C3446(饱和度96%)、1020与DN003并用、C3446与DN003并用,经过多轮试验,几种配方整体耐FAM-B试验液性能优于丁腈橡胶配方。但甲苯 、二异丁烯对氢化丁腈也具有溶胀作用,造成橡胶溶胀,橡胶的硬度、伸长、拉伸强度、重量变化也不完全符合标准VW 2.8.1的指标要求。但饱和度高的氢化丁腈C3446耐FAM-B试验液性能明显优于饱和度低的氢化丁腈1020。性能结果见表2。

HNBR配方:生胶 100,氧化锌 5,硬脂酸 1,防老剂RD 2,防老剂MB 2,硫化剂+促进剂 8,炭黑 变量,软化剂 变量。

表2、不同牌号HNBR、HNBR与NBR并用胶料性能结果

项目

VW 2.8.1指标

HNBR-1

HNBR-2

HNBR-3

HNBR-4

生胶牌号


1020

C3446

1020DN003并用(50:50)质量

C3446DN003并用(50:50)质量

邵尔A硬度,度

70±5

70

68

68

70

拉伸强度,MPa

≥10

21

22

12

14

拉断伸长率%

≥300

344

431

495

456

FAM-B试液中(23×48h)

硬度变化,度

0~-17

-20

-22

-24

-26

拉伸强度,MPa

≥6.0

4.8

6

4.2

4.6

拉断伸长率%

≥150

180

190

210

200

重量变化,%

0~25

37.8

35.6

40

36.4

 

2.3 氟橡胶的选择

氟橡胶是主链或侧链的碳原子上含有氟原子的一类高分子弹性体,具有优异的耐高温老化、耐油和耐化学药品性,但他的耐低温性能较差,拉断伸长率比较低。选用海三爱富新材料股份有限企业氟橡胶2601、2602、2462,经过多轮试验,几种配方整体耐FAM-B试验液性能优于丁腈和氢化丁腈橡胶配方。但氟橡胶的拉断伸长率偏低,不完全符合标准VW 2.8.1的指标要求。性能结果见表3。

FKM配方:生胶 100,活性氧化镁 4,氢氧化钙 6,硫化剂 3,炭黑变量。

表3、不同牌氟橡胶性能结果

项目

VW 2.8.1指标

FKM-1

FKM-2

FKM-3

生胶牌号


2601

2602

2462

邵尔A硬度,度

70±5

68

68

72

拉伸强度,MPa

≥10

13

12

14

拉断伸长率%

≥300

212

243

268

FAM-B试液中(23×48h)

硬度变化,度

0~-17

-10

-12

-24

拉伸强度,MPa

≥6.0

7

7.2

8

拉断伸长率%

≥150

157

160

220

重量变化,%

0~25

8.8

10.5

9.3

2.4  氟橡胶与氢化丁腈共混

经过表3氟橡胶性能对比,氟橡胶2462老化及耐介质优于其他氟橡胶;但氟橡胶总体的拉断伸长率偏低,不完全符合标准VW 2.8.1的指标要求。表2中高饱和度的氢化丁腈C3446具有良好的力学性能、耐油性和耐低温性。可以采用氟橡胶2462与氢化丁腈C3446共混,选用几组质量比不同的配方经试验验证,氟橡胶2462与氢化丁腈C3446按质量比4:1共混的配方性能完全符合标准VW 2.8.1的指标要求。结果见表4。

共混胶配方:F-H-1配方由FKM-3与HNBR-2按重量比1:1共混;F-H-2配方由FKM-3与HNBR-2按重量比3:1共混;F-H-1配方由FKM-3与HNBR-2按重量比4:1共混。

表4、不同质量比氟橡胶与氢化丁腈并用性能结果

项目

VW 2.8.1指标

F-H-1

F-H-2

F-H-3



2462与C3446并用(1:1)

2462与C3446并用(3:1)

2462与C3446并用(4:1)

邵尔A硬度,度

70±5

70

72

72

拉伸强度,MPa

≥10

15

16

15

拉断伸长率%

≥300

280

346

343

FAM-B试液中(23×48h)

硬度变化,度

0~-17

-18

-16

-12

拉伸强度,MPa

≥6.0

6.2

6.5

7.1

拉断伸长率%

≥150

256

221

181

重量变化,%

0~25

30.5

29.2

21.8

3        结论

   通过对各种耐油橡胶与共混的研究与试验,确定氟橡胶2462与氢化丁腈C3446按质量比4:1进行共混,所得到的胶料配方具有优良的耐燃油、耐FAM-B试验液和良好力学性能,完全符合德国大众标准VW 2.8.1对汽车橡胶件的严格要求。


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