小課堂|淺談丙烯酸酯橡膠的應用和工藝技術(shù)

 

　　在橡膠工業(yè)應用的各種合成橡膠中，有一種彈性體是以丙烯酸烷基酯為基體原料并與少量具有交聯(lián)活性基團單體共聚產(chǎn)生的共聚物，其主鏈是飽和型且含有極性酯基，科學家把它命名為丙烯酸酯橡膠［ACM］。

 

　　雖然目前在應用的合成橡膠中占的比例不大，但隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，它的耐油耐熱的綜合性能，正適用于接觸熱油發(fā)動機各部位的橡膠配件。

 

　　其實丙烯酸酯橡膠的發(fā)展歷史并不比其它合成橡膠晚，屈指算來也已有百年。上世紀六十年代，當我們國家尚未對它作深刻認識時，美國Cyanamide公司已經(jīng)開始工業(yè)化生產(chǎn)并投放市場，用作制造接觸熱油的橡膠配件。之后，日本、德國、加拿大、前蘇聯(lián)相繼生產(chǎn)ACM，并且得益于六十年代高速汽車的發(fā)展，對ACM的需求及發(fā)展，起到很大的推動作用。

 

　　丙烯酸酯橡膠的市售品種和各廠家生產(chǎn)的牌號很多，分類方法也不一致，如按其單體分類，可分為：

 

　　［1］丙烯酸乙酯／氧乙基乙烯醚

 

　　［2］丙烯酸乙酯／丙烯腈

 

　　［3］丙烯酸丁酯／丙烯腈

 

　　其上述的第三種即丙烯酸丁酯／丙烯腈橡膠，市場銷售量大，主要是加工工藝容易，應用性能也得到認可。

 

　　二、ACM橡膠的優(yōu)缺點

 

　　ACM合成橡膠，有其本身獨特的優(yōu)點，如耐熱油就勝于其它橡膠，但也有不足之處，如難硫化，生產(chǎn)制品工藝不易控制，異常多。經(jīng)過科技人員不斷努力，幾十年來的不斷優(yōu)化，已經(jīng)根據(jù)使用需要和加工工的要求，生產(chǎn)出含不同交聯(lián)單體，和不同硫化體系的丙烯酸酯橡膠。如含氯多胺交聯(lián)型，不含氯多胺交聯(lián)型，自交聯(lián)型，羧基銨鹽交聯(lián)型，皂交聯(lián)型及特種丙烯酸酯橡膠，如乙烯丙烯酸甲酯／丙烯腈橡膠和含氟丙烯酸酯橡膠。

 

　　ACM橡膠根據(jù)使用條件性能分類，也可分為標準型、耐熱型、耐寒型和超耐寒型，不同類型ACM橡膠，都有不同的長處和不足。值得一提的是，經(jīng)過科技人員的研發(fā)，不同類型的ACM，雖然由于其主鏈結(jié)構(gòu)各有差異，物理性能也各有特點，但由于它們極性相近，相容性好，可以共混，可根據(jù)膠料性能設(shè)計要求，改善其不足，但要考慮性能要求平衡點。如標準型ACM，其耐熱，耐熱油等性能較好，唯一不足之處是耐寒性差，一般在保證其它性能不變情況下，耐低溫在－12攝氏度。而耐寒性ACM，耐低溫可達—40攝氏度。耐寒性ACM橡膠雖耐寒性優(yōu)越，但相對在耐油性，物理性能比較不理想，壓縮永久變形也大，如利用兩類各有所長的ACM橡膠共混，則可在綜合性能方面，得到有效改善。

 

　　同時，ACM還可以與不同種類約合成橡膠如NBR共混，通過共混，可以改善ACM膠料的強伸性能，特別是改善ACM在硫化工藝膠料粘模。ACM還能與氟膠相混，以改善氟膠在耐某些汽車發(fā)動機油中含有胺類物質(zhì)添加劑作用。ACM還能于ECO［氯醚橡膠］共混，以改善ACM自身耐寒性、耐水性及彈性差的不足。ACM也可以與硅橡膠共混改性，利用硅橡膠耐高、低溫性能優(yōu)越特點，得出耐油性好，綜合性能優(yōu)良的ACM／硅膠共混膠料，廣泛應用于制造汽車油封、O形圈、各種墊片和耐油膠管，但共混的配方原則是保證共混膠滿足主項性能，如耐熱油性能。如滿足不了主項要求，則偏離了配方設(shè)計方向。

 

　　三、ACM橡膠的行業(yè)應用

 

　　基于丙烯酸酯橡膠的耐熱油突出特點，現(xiàn)已在汽車發(fā)動機部位密封及管道方面廣泛應用。如汽車發(fā)動機各種密封墊，o形圈，散熱器，加熱器的各種軟管，點火線和導線護套，火花塞蓋，閥門桿擋油器等，只要涉及到耐熱油方面，丙烯酸脂橡膠將必是首選膠種。

 

　　丙烯酸酯橡膠在配合和加工方面，與其它膠種配合也有些自身特點，由于它主要用于制造耐熱油的橡膠配件，所以很少使用軟化劑，以避免制品在與熱油接觸中產(chǎn)生揮發(fā)，遷移，和抽出。如果實在為了改善耐寒和工藝流動性，可加少量聚酯類增塑劑。由于丙烯酸橡膠本身就具有耐熱耐老化性能，制品通常可不添加防老劑，如果制品使用的工況條件長期工作在150至170攝氏度之間，可添加能在高溫條件下不揮發(fā)，不被熱油抽出的防老劑，如445，630F等效果較好。這樣，丙烯酸酯橡膠配方相對簡約，僅包括硫化劑，填充補強劑，和少量操作助劑。

 

　　四、ACM橡膠的工藝技術(shù)

 

　　在煉膠工藝和成型工藝方面，工藝流程與其它膠種基本相同，可在開煉機上煉也可在密煉機上混煉，但要注意粘輥。必要時，可把密煉機轉(zhuǎn)子速度降低，排膠溫度以110－120攝氏度為宜。最好分A煉［除硫化劑未加，其它助劑全加］和B煉［單獨加硫化劑］，這樣可避免焦燒。成型硫化工藝［以平板模壓法為例］與其它膠種相同，最佳溫度為160－170攝氏度。如果是皂系－硫黃體系，必須要進行二段硫化，以提高壓縮永久変形性能。如果釆用TCY體系硫化，則經(jīng)一段硫化就能達到正硫化效果而不用二段硫化。如在硫化工藝遇到粘模嚴重，可加入5％同等硬度的NBR膠料去改善［不能摻入過多NBR，否則會降低ACM耐熱油物性］。

 

　　綜上所述，隨著汽車工業(yè)，機械工業(yè)，化學工業(yè)的快速發(fā)展，丙烯酸酯這個既＂古老＂又＂年輕＂，被譽為＂車用橡膠＂美稱的彈性體，將在車用領(lǐng)域，石油深井勘探、特種管帶、膠黏劑等領(lǐng)域大有用場。目前主要應用在汽車各類密封配件方面比較廣泛，如變速箱密封、活塞桿密封、散熱器、加熱器各類軟管，火花塞蓋、閥門桿擋油器等。隨著科學技術(shù)迅速發(fā)展，經(jīng)過人們不斷努力創(chuàng)新，ACM橡膠在性能方面得到改善，通過改性，引入有機硅，乙烯，帶長鏈極性化合物，含雜原子基團單體等，可有效改善丙烯酸橡膠在耐寒性耐油性和壓縮永久變形，使得丙烯酸酯橡膠用途更加廣泛。我們只有認識它，了解它，才能運用自如，使丙烯酸酯橡膠實現(xiàn)其應用價值，更廣泛地、更好地應用在各個領(lǐng)域，為人類服務(wù)。