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嘉峪檢測網(wǎng) 2019-07-24 09:26
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一、耐油橡膠配方設(shè)計(jì)
二、耐熱橡膠的配方設(shè)計(jì)
三、導(dǎo)電橡膠配方設(shè)計(jì)
四、橡膠空氣彈簧配方設(shè)計(jì)原則
一、耐油橡膠配方設(shè)計(jì)方法
耐油橡膠按照耐油性分類（極性橡膠）：CR，NBR，HNBR，ACM，AEM，CSM，F(xiàn)KM，F(xiàn)MVQ，CO，PUR。
不耐油橡膠分類（非極性橡膠）：NR，IR，BR，SBR，IIR，EPR，EPDM。
耐油橡膠的耐燃油性：氟橡膠FKM和氟硅橡膠FMVQ對燃料油的抗耐性最好。而氯丁橡膠和氯化聚乙烯橡膠CPE耐燃油性最差。
丁腈橡膠的耐燃油性隨丙烯晴含量增加而提高。氯醇橡膠的耐燃油性比丁腈橡膠好。
耐油橡膠的耐混合燃油性：
氟硅橡膠FMVQ和氟橡膠FKM對混合燃料油的抗耐性最好。丙烯酸酯橡膠耐耐混合燃油性最差。丁腈橡膠的耐混合燃油性隨丙烯晴含量增加而提高。含氟量高的氟橡膠對混合燃油的穩(wěn)定性較好。
耐油橡膠的耐酸性氧化燃油性：對酸性氧化燃油來說，酸性氧化燃油中的氫過氧化物可使硫化膠的性能惡化，所以在燃油系統(tǒng)中常用的丁腈橡膠，氯醇橡膠難以滿足長期使用的要求。只有含氟彈性體如氟橡膠FKM，氟硅橡膠FMVQ，氟化磷晴和氫化丁腈橡膠性能較好。
普通的丁腈橡膠膠料，不能在125度的酸性汽油中長時(shí)間工作。只有采用氧化鎘活化的低硫-給硫體以及白碳黑為主要原料的丁腈橡膠，才能較好的耐酸性汽油。增加丙烯晴的含量，可使酸性汽油的滲透性降低。
耐油橡膠的耐礦物油性：丁腈橡膠是常用的耐礦物油橡膠。丁腈橡膠的耐礦物油性隨丙烯晴含量增加而提高。但高丙烯晴含量的丁腈橡膠耐熱性有限。當(dāng)油溫達(dá)到150度時(shí)，應(yīng)該采用氫化丁腈橡膠，氟橡膠FKM，氟硅橡膠FMVQ和丙烯酸酯橡膠。油溫達(dá)到150度時(shí)，氟橡膠FKM，氟硅橡膠FMVQ效果最好。但成本高，為降低成本，可以在氟橡膠FKM中并入50%以下的丙烯酸酯橡膠，并用后的硫化膠性能下降不大于20%。
丙烯酸酯橡膠耐礦物油性好于丁腈橡膠。
相似相溶原則：極性聚合物溶于極性溶劑，非極性聚合物溶于非極性溶劑。三元乙丙橡膠屬于氫類橡膠，在氫類油中極度膨脹，硅橡膠在硅油中，氟橡膠在全氟帶氫液體中，都出現(xiàn)很大的體積膨脹。
耐油橡膠的耐合成氫類潤滑油：
丁腈橡膠的耐油性隨丙烯晴含量增加而提高。芳?xì)漕悓Χ‰嫦鹉z膨脹作用大于脂肪氫類。
高丙烯晴含量的丁腈橡膠，用于耐高芳?xì)浜康暮铣蓺溆汀?/span>
中丙烯晴含量的丁腈橡膠，用于耐低芳?xì)浜康暮铣蓺溆汀?/span>
低丙烯晴含量的丁腈橡膠，用于低膨脹使用的合成油如石蠟油?；虻蜏厍鼡闲员饶陀托愿匾膱龊?。使用氫化丁腈橡膠可以改善耐熱性，耐臭氧性和提高對添加劑的抵抗性。氫化丁腈橡膠適用于耐140-150度熱油場合。耐油耐熱性介于丁腈橡膠和氟橡膠之間。氟橡膠可以耐200度合成氫類潤滑油長期工作。硅橡膠可以耐200度合成氫類潤滑油長期工作。并且在-60度下保持良好的屈撓性。對石蠟油和PAOS都很好。但不耐低黏度的合成氫油類。會產(chǎn)生極大的膨脹。
氯醇橡膠可以在-40到+120度的合成氫類潤滑油長期工作，具有低的透氣性和良好的耐臭氧性。缺陷是對模具的腐蝕性和高溫老化后的返原現(xiàn)象。
氯磺化聚乙烯橡膠耐合成氫類潤滑油的能力，隨氯含量增加而提高。在-20到+120度范圍內(nèi)，只能用在高石蠟的礦物油哈PAOS中，在環(huán)烷油和芳?xì)溆椭信蛎浐艽蟆?/span>
聚氨酯橡膠AU/EU/也能耐合成氫類潤滑油但其壓縮變形隨溫度升高（超過70度）有惡化傾向。另外耐水解性不好。
耐油橡膠的耐聚亞烷基二醇（PAG）合成潤滑油：一般情況下，配方適當(dāng)?shù)亩‰嫦鹉z，氯丁橡膠，三元乙丙橡膠硫化膠，可耐PAG合成潤滑油。但氯丁橡膠，三元乙丙橡膠不耐礦物油。如果系統(tǒng)中稍有一點(diǎn)礦物油，都可能引起極度膨脹。
氟橡膠不耐PAG合成潤滑油。
耐油橡膠的耐有機(jī)酯合成潤滑油
耐有機(jī)酯合成潤滑油分兩類：二羧酸酯和多元醇酯。通常選用適當(dāng)配合的丁腈橡膠和氟橡膠。耐油橡膠的耐磷酸酯合成潤滑油：
硅橡膠可以耐磷酸酯合成潤滑油﹐但物性很差﹐使用受到限制﹒'三元乙丙橡膠和丁基橡膠只能耐純磷酸酯﹐如果有少量礦物油混入﹐會膨脹氟橡膠不耐磷酸酯合成潤滑油
二元乙丙橡膠﹐三元乙丙橡膠和丁基橡膠﹐能在121度以下的磷酸酯合成潤滑油中長期工作﹒耐油橡膠的耐含硅的合成潤滑油一般﹐硅油不容易引起橡膠膨脹﹐但能把橡膠中的增塑齌抽出來﹒不合增塑齌的丁苯橡膠﹐三元乙丙橡膠﹐丁腈橡膠﹐氫化丁腈橡膠﹐氟橡膠都耐有機(jī)硅液體。
耐油橡膠的耐含氟元素,聚全氟氫基醚是不燃性液體，能在230-260溫度范圍內(nèi)使用。在已知的橡膠中，還沒有一種能在該溫度范圍內(nèi)長期工作。三元乙丙橡膠可以在100度含氟元素油中使用。氟橡膠可以在150度溫度下使用。耐油橡膠的耐聚苯基醚液體。
聚苯基醚是最耐輻射的液體，并且對高溫和氧化異常穩(wěn)定。
三元乙丙橡膠可以在100度聚苯基醚中使用。氟橡膠可以在230度溫度下使用。但氟橡膠不耐輻射。耐油橡膠的耐氯代氫液體
氯代氫合成液體是非水基阻燃性液體。
氟橡膠和硅橡膠效果良好耐油橡膠配合體系
1、耐油橡膠的硫化體系總的來說，提高交聯(lián)密度可以改善硫化膠的耐油性。
在氧化燃油中，用過氧化物或半有效硫化體系硫化的丁腈橡膠，比硫磺硫化的耐油性好。
過氧化物硫化體系硫化的丁腈橡膠，在40度穩(wěn)定性最好，在125度的氧化燃油中則不理想。而用氧化鎘和給硫體系統(tǒng)硫化的丁腈橡膠，在125度的氧化燃油中耐長期熱老化性能較好。
2、耐油橡膠的填充體系和增塑劑增加碳黑和白碳黑可以提高耐油性!
軟化劑應(yīng)該選用不易被油類抽出的軟化劑。最好選用低分子聚合物，如低分子聚乙烯，氧化聚乙烯，聚酯類增塑劑和液體橡膠等。
極性大，分子量大的軟化劑或增塑劑，對耐油性有利。
3、耐油橡膠的防老劑主要是填加不易被抽出的防老劑。
二、耐熱橡膠的配方設(shè)計(jì)
耐熱性是指橡膠及其制品在經(jīng)受長時(shí)間熱老化后保持物理機(jī)械性能或使用性能的能力，耐溫性表示橡膠物理機(jī)械性能對溫度的敏感性，即在高溫條件下，橡膠的力學(xué)性能基本不下降的這種性質(zhì)。高溫時(shí)物理機(jī)械性能與室溫時(shí)的差別小，即耐溫性好。表明橡膠物理機(jī)械性能隨 （測試）溫度的變化。高溫使用的 （耐熱）橡膠制品，既要耐熱性好，也要耐溫性好。評價(jià)耐熱性的方法多種多樣，如用馬丁耐熱與維卡耐熱評定耐熱程度，也可通過熱失重儀找出分解溫度作為材料的使用溫度的上限，或者用真空加熱 40～45min 時(shí)，質(zhì)量減少 50％ 的溫度（Tn）—半壽命溫度來評估耐熱性。
耐熱橡膠是指在高溫條件下長時(shí)間使用時(shí)仍能保持原有力學(xué)性能和使用價(jià)值的硫化橡膠，常用熱老化后性能變化量 （如硬度）、性能變化率 （如拉伸強(qiáng)度、伸長率）、性能保持率、老化系數(shù)表示其力學(xué)性能的變化情況。在橡膠密封制品中，硫化橡膠在壓縮狀態(tài)下的耐熱性能稱耐熱壓縮性能，它常由壓縮永久變形系數(shù)或壓縮應(yīng)力松弛系數(shù)評價(jià)。
在80℃以上長期使用后仍能基本保持原有性能和使用價(jià)值的橡膠都?xì)w于 “耐熱橡膠”的范疇，橡膠制品的耐熱和高溫性能是橡膠特殊性能中最常見的一種性能。橡膠在這種情況下性能穩(wěn)定的本質(zhì)原因是在高溫下能夠抵抗氧、臭氧、腐蝕性化學(xué)物質(zhì)、高能輻射以及機(jī)械疲勞等因素的影響，橡膠分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生顯著變化和損壞，且能夠保持較好的使用性能。
使 用 溫 度 范 圍／℃ 適用的橡膠
70～100 天然橡膠、丁苯橡膠
100～130 氯丁橡膠、丁腈橡膠、氯醚橡膠
130～150 丁基橡膠、乙丙橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠
150～180 丙烯酸酯橡膠、氫化丁腈橡膠
180～200 乙烯基硅橡膠、氟橡膠
200～250 二甲基硅橡膠、氟橡膠
?。?50 全氟醚橡膠、氟硅橡膠、硼硅橡膠
國標(biāo)橡膠的耐溫性能可分為以下兩檔五類
普通橡膠A －70～－30℃／90～120℃，例如NR、IR、BR、237 SBR、CR。
普通橡膠B －40～－20℃／120～150℃，例如 NBR、IIR、EPDM、CSM。
普通橡膠C －30～10℃／80～90℃，例如T、U。
耐熱橡膠A －30～－10℃／150～200℃，例如ACM、ANM、EVA、CO、ECO。
耐熱橡膠B －70～－20℃／250～300℃，如 MQ、MVQ、FPM、FKM。
但是在實(shí)際使用過程中，由于受到多種內(nèi)在和外在因素的影響，為保證安全使用壽命，一般二烯類橡膠控制在100℃左右，耐油的丁腈橡膠為130℃，丙烯酸酯橡膠為180℃。硅和氟類橡膠為200～250℃，短時(shí)使用可達(dá)300～350℃。也有按4個(gè)種類劃分的：
橡膠制品的耐熱性能，主要取決于所用橡膠的品種。所以在設(shè)計(jì)配方時(shí)，首先應(yīng)考慮生膠的選擇。
橡膠的耐熱性表現(xiàn)在橡膠有較高的黏流溫度、較高的熱分解穩(wěn)定性和良好的熱化學(xué)穩(wěn)定性。
橡膠的黏流溫度取決于橡膠分子結(jié)構(gòu)的極性以及分子鏈的剛性，極性和剛性愈大，黏流溫度愈高。橡膠分子的極性是由其所含極性基團(tuán)和分子結(jié)構(gòu)來決定的，分子鏈的剛性也與極性取代基及空間結(jié)構(gòu)排列的規(guī)整性有關(guān)。在橡膠分子中引入238氰基、酯基、羥基或氯原子、氟原子等都會提高耐熱性。橡膠熱分解溫度取決于橡膠分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵性質(zhì)，化學(xué)鍵能愈高，耐熱性越好。硼硅橡膠、硅橡膠、聚苯硅氧烷等大分子鏈都有較高的鍵能，故具有優(yōu)越的耐熱性。
一般而言，碳鏈橡膠除含氟的FPM外，耐熱性皆不高，能在150～200℃溫度下長期使用；主鏈完全不含碳原子的元素有機(jī)高聚物，如Q類，其耐熱性很好，硅膠可在250℃甚至300℃下長期使用。
橡膠的化學(xué)穩(wěn)定性是耐熱的一個(gè)重要因素，因?yàn)樵诟邷貤l件下，一些化學(xué)物質(zhì)如果與氧、臭氧、酸、堿以及有機(jī)溶劑等接觸，都會促進(jìn)橡膠的腐蝕，降低耐熱性?；瘜W(xué)穩(wěn)定性與橡膠分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，具有低不飽和度的丁基橡膠、乙丙橡膠和氯磺化聚乙烯等就表現(xiàn)出優(yōu)良的耐熱性能。此外，主鏈上若有單鍵連接的芳香族結(jié)構(gòu)，分子鏈借助于共軛效應(yīng)，也會促使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
橡膠的耐熱性與橡膠分子鏈的飽和度、分子鏈剛性以及分子的極性、化學(xué)鍵性質(zhì)有關(guān)。具有如下分子結(jié)構(gòu)的橡膠，耐熱性較好。分子鏈飽和度高，如丁基橡膠、乙丙橡膠等；橡膠主鏈鏈段上，有較多的無機(jī)鏈，如硅橡膠的主鏈為硅氧結(jié)構(gòu)；橡膠分子鏈上帶有鹵素元素、氰基、酯基等，如氟橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯磺化聚乙烯、氯化丁基橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠。
三、導(dǎo)電橡膠配方設(shè)計(jì)
電阻率在10^4Ω以下的橡膠稱為導(dǎo)電橡膠。導(dǎo)電橡膠不僅具有橡膠的高彈性、易加工成型、重量輕、體積小等特點(diǎn)，還有與金屬相似的導(dǎo)電性能。隨著電子工業(yè)材料的迅猛發(fā)展，導(dǎo)電高分子材料應(yīng)用日益廣泛。
制作導(dǎo)電橡膠制品時(shí)，一般選擇介電常數(shù)大的生膠，如硅橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等。硅橡膠是制作導(dǎo)電橡膠制品的較好材料。它不但具有導(dǎo)電、耐高低溫、耐老化的特性，而且工藝性能好，適宜制造形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)細(xì)小的導(dǎo)電橡膠制品；用于電器連接器材時(shí)，能與接觸面緊密貼合，準(zhǔn)確可靠，富有彈性并可起到減震和密封的作用。也要根據(jù)產(chǎn)品的使用條件進(jìn)行材料選擇，例如在與油相接觸的環(huán)境中使用的導(dǎo)電橡膠最好選用耐油橡膠，如丁腈橡膠、氯醇橡膠、氯丁橡膠等。
橡膠并用或橡膠/塑料也可用于制造導(dǎo)電橡膠。EPDM、IIR并用PE可改進(jìn)絕緣性（如介電強(qiáng)度）、PS/EPDM、PS/PBD、NBR/EPDM、NBR/IR、NR/CR等并用，借助于適量的硬質(zhì)膠相使導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密，或是通過炭黑等導(dǎo)電性配合劑在不相容橡膠對的相界面區(qū)富集，從而改進(jìn)導(dǎo)電性能。因此橡膠并用和橡塑并用可以采用較少的填料達(dá)到所需的導(dǎo)電效果，有利于膠料加工時(shí)的流動，也降低硫化膠的硬度。
導(dǎo)電橡膠的導(dǎo)電性能很大程度上取決于導(dǎo)電性填料的品種和用量，填料類型、用量對橡膠制品的導(dǎo)電性至關(guān)重要。常用的導(dǎo)電橡膠填充劑有粒子狀的炭黑、碳纖維類填充劑以及金屬類導(dǎo)電填充劑如金、白金、銀、銅、鎳等細(xì)粉末和片狀、箔狀或加工成金屬纖維狀物等。這些導(dǎo)電填充劑可提供導(dǎo)電性，提高硫化膠的機(jī)械強(qiáng)度、抗疲勞性個(gè)耐久老化性能等。當(dāng)導(dǎo)電填料粒子達(dá)到某一數(shù)值后，導(dǎo)電率就會發(fā)生一個(gè)跳躍，劇增幾個(gè)或十幾個(gè)數(shù)量級。導(dǎo)電填料達(dá)到或超過某一臨界值后，導(dǎo)電填料填充的橡膠即成為導(dǎo)電橡膠。該臨界值相當(dāng)于復(fù)合材料中導(dǎo)電填料粒子開始形成導(dǎo)電通路的臨界值。
四、橡膠空氣彈簧配方設(shè)計(jì)原則
空氣彈簧的應(yīng)變主要取決于內(nèi)外結(jié)構(gòu)形狀和材料的設(shè)置。因此，膠料性能如何適應(yīng)這一變化，就是膠料整體配方設(shè)計(jì)的總的原則。設(shè)計(jì)膠料配方時(shí)需要考慮的一是要控制關(guān)鍵材料的性能；二是要由整體變形結(jié)構(gòu)出發(fā)，從各種零部件的應(yīng)變及壓縮變形變化中提出膠料承受剪切應(yīng)變的力學(xué)性能要求。
膠料的定伸應(yīng)力代表了空氣彈簧的應(yīng)力應(yīng)變特性。因此，通常以定伸應(yīng)力作為膠料力學(xué)性能指標(biāo)?？諝鈴椈赡z料中均以炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)材料，這樣可以提高其定伸應(yīng)力，減小膠料在定負(fù)荷下的動態(tài)變形和壓縮變形，降低發(fā)熱。雖然所采用生膠的種類不同，各部件膠層中的定伸應(yīng)力，應(yīng)當(dāng)合理分布。
空氣彈簧膠囊的硫化是十分重要的工藝過程。因此，考慮整體配方時(shí)，應(yīng)根據(jù)各層膠料的受熱狀態(tài)來確定其正硫化時(shí)間，并盡可能使硫化曲線保持較長的平坦性。膠料的硫化程度是否相匹配也是配方?jīng)]計(jì)中必須考慮的問題之一。通常對空氣彈簧各膠層的溫度進(jìn)行實(shí)際測量，將各層膠料的熱歷程轉(zhuǎn)換成半成品等溫條件下的硫化時(shí)間（或稱作等效硫化時(shí)間）。這樣，把由半成品確定的正硫化條件與實(shí)際情況進(jìn)行比較，判定各層膠料硫化程度是否匹配，如果膠科局部欠硫，會導(dǎo)致生熱大，膠層間黏附力差。若過硫，膠料性能會下降，影響空氣彈簧的產(chǎn)品質(zhì)量。另外由于空氣彈簧的形狀規(guī)格和用途不同，各膠層的膠料配方也存在一定的差異。
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