耐乙醇汽油丁腈橡胶胶料的研制

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乙醇汽油利用的是再生能源，不仅可减少环境污染，促进农业生产、消费的良性循环和可持续发展，而且可节约石油资源、减少能源损耗，故被称为“绿色能源”或“清洁燃料”。但由于乙醇汽油比普通汽油吸水性强，具有微腐蚀性，会鸽车辆供油系统中的橡胶制品溶胀乃至龟裂，并对铁等金属产生腐蚀，由此对在乙醇汽油供油系统的化油器、空滤器等硫化胶零部件在系统中的使用提出了更高要求，必须进行技术改革，以适应乙醇汽油的特性。
% O* u% ^7 o. M# r& a, Q9 }/ H* d2 L
    丁腈橡胶由于具有优异的耐油性、耐磨性，低压缩永久变形，良好的加工性能，与其他特种橡胶如氟橡胶、氢化丁腈橡胶等相比有很好的性价比，所以在耐油制品的生产中获得了广泛的应用，约占耐油密封件生产用胶的50%。随着汽车燃料逐步向醇类汽油发展，研制耐乙醇汽油的丁腈橡胶具有相当重要的技术经济意义。

1 d5 N8 M7 p% c4 l5 X) c& J" I    1  实  验
1 y3 x8 h: R+ P( h3 A- O5 X( ~
1.1  主要原材料

4 o7 U) f$ J- o7 E    丁腈橡胶：N230S、N220S、N215SL，日本合成橡胶公司产品；丁腈橡胶：4560，德国拜耳产品；其他助剂均为橡胶工业常用助剂；乙醇汽油：90#汽油(70%)+乙醇(30%)，90#汽油、乙醇均为市售产品。
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    1.2  主要设备
2 W1 m$ \9 M+ X8 R4 }" ?' _* u
% w) ^6 Z3 q1 v8 S# B8 E; K: w# E; r* ?    XK-160开炼机，63 t平板硫化机，分析天平。
2 f6 q. [/ t- P
    1.3  混炼及试样制备
5 v! p& c. \# m& S* l0 p
# a, A" G+ u; w    1.3.1  基本配方
' X; m' L  M0 W2 ]) k: A
    丁腈橡胶100，氧化锌5，硬脂酸(SA)1.5，防老剂2，填充剂80，增塑剂13，助剂4，硫化体系变化。
' ?) f/ X* E, Y* r1 m9 r4 I6 M
' j/ {' o% x* A6 c, F1 R7 b    1.3.2  混炼
+ I! ?. u! X: n' ^1 q* c0 b
* F, Y0 @' H4 H% R+ A3 Q    保持开炼机辊温40-50℃，加料顺序为：生胶→ZnO、SA和防老剂→填充剂、助剂→增塑剂→硫化促进剂。待吃料完毕后，左右割刀各4次并薄通6遍后下片。胶料停放24h后返炼出片，用于硫化试样。
( E$ M5 t* {8 x( s+ b) ^
+ s3 j& v% J4 [' A9 S0 S    1.3.3  硫化

    将停放24 h的胶料在63 t平板硫化机上硫化，硫化温度160℃、硫化时间15 rain、硫化压力15 MPa。
0 e# U$ [1 k7 u0 s) x6 t- |. `1 Z% T
, k# i/ q& b0 M, E, i    1.3.4  试样制备
# \; ?2 e5 Z2 {9 t9 l
    厚度2±0.2 mm，长、宽各25±0.1 mm的正方形试块。
3 P$ j$ f0 N" f  H
% C' R! H; t  O* q+ [    1.4  性能测试

' j8 H( h6 F; U" l! g( y    耐乙醇汽油测试方法按，GB/T1690-92进行，实验温度为室温，具体方法如下：

. a  H! _' d9 t: i* e    1)首先采用乙醇汽油浸湿的滤纸擦净试件表面的污物，并置于空气中晾干，然后采用分析天平分别称出在空气中的质量W，，和完全浸入蒸馏水中的质量W2。
5 o6 ?( `2 Z4 |! w
( p* f, ]: X7 R1 i. `3 O    2)将试片放人有乙醇汽油的密闭容器中，使乙醇汽油的液面完全浸过试样并开始计时。

" U# f5 _3 `" X! J2 `' Y& R; ^    3)经过48 h，将试样从乙醇汽油中取出，5 min内分别称出试件在空气和完全浸入蒸馏水中的质量W3和W4。

# U) D& S) }, y" i; x    4)耐乙醇汽油体积变化率按下式计算：
  d5 Z3 B) k+ _1 b" e) d8 h
: T/ I" c+ O* V9 g4 Y% G4 }* u    体积变化率△V=(W3-W4)-(W1-W2)/W1-W2×100%
- P; S! z. _' a5 k4 q) Y
    2  结果与讨论
2 X8 s( t& g+ m/ n  i/ V
    2.1  硫化体系的影响
4 V, ~8 v% Z9 h2 ~: }
    不同硫化体系对耐乙醇汽油体积变化率的影响如表1、表2所示。

    表1  不同硫化体系对耐乙醇汽油体积变化率的影响(生胶选用N220S)
8 H1 l8 s- g* j& ]" t# r
+ [9 u: _( {' F9 m* q" `, x项目
6 P- O# `1 M  |, O; }体积变化率/%

普通硫化体系
" m; ]: K' v, C+ i( {7 |34.70

' s8 w9 ^8 m( ^# Y半有效硫化体系
0 U, f3 q( m- s: Z0 {' q35.74
5 \- \$ `) d, I8 ?5 Q8 G; N
有效硫化体系
7 b6 C, m0 Z$ Q9 d39.65
( C9 F1 }$ `: v7 H
, G4 `  g9 V. ~& a; j过氧化物硫竞体系
& Q& r( e$ G8 N0 {& q# w6 Q35.77

9 f! V; W3 z7 ]" W% q  S复合硫化体系
2 h3 Y& U0 h6 \+ o35.42
" I9 _2 \; K# a' W
4 J- ^# D0 p: ?
; c6 f; H0 ~4 c6 b* {    注：复合硫化体系为过氧化物加硫黄硫化体系。
' J( j. I4 t0 F# {" c: V( ]
    从表1中可以看出，普通硫化体系体积变化率最小，有效硫化体系体积变化率最大，半有效硫化体系、过氧化物硫化体系、复合硫化体系的体积变化率居中，并且体积变化率都差不多。
$ H+ L- R; h0 A
    表2  不同硫化体系对耐乙醇汽油体积变化率的影响(生胶选用4560)
6 |5 h/ |" c: B0 G; h9 z" @9 x
3 l' ?& |$ h. G/ _9 a项目
体积变化率/%
3 x  h% a( o2 V: `, U2 L
! L3 t) v* F7 @) c; g# p4 q; W普通硫化体系
* ?/ q# `) q% n& ~27.94
$ P: h& H" u$ p$ ?" }) U
半有效硫化体系
30.83

. W, S- V+ `8 E) H$ q/ S有效硫化体系
34.1l
; ?  Z, F$ n3 N, }
+ `6 e- N4 _+ \, |' P过氧化物硫化体系
30.48
* ?" D5 j" o) i, ^
* O- l6 ~8 H% u# ?; ?8 r8 V* I复合硫化体系
* j4 W- t; m! z( l( u* r30.82
7 W, j2 E7 h: t  q4 X- J

; h) w) W$ h% m' P    注：复合硫化体系为过氧化物加硫黄硫化体系。

1 N7 f$ u$ d. D' L    从表2中可以看出，体积变化率的情况跟表1一致，普通硫化体系体积变化率最小，有效硫化体系体积变化率最大。

# A) ^/ |8 x7 F8 o0 f    从表1、表2得出结论：丁腈橡胶选用普通硫化体系对耐乙醇汽油最好，有效硫化体系最差。普通硫化体系的硫化胶网络大多为多硫交联键；半有效硫化体系的硫化胶网络70%以上是多硫交联键，其他的为单硫交联键、双硫交联键；有效硫化体系的硫化胶网络90%以上为单硫交联键、双硫交联键；过氧化物硫化体系的硫化胶网络为碳碳键”’；复合硫化体系的硫化胶网络碳碳键、多硫交联键、单硫交联键、双硫交联键都有。可见，在丁腈橡胶中多硫交联键耐乙醇汽油最好。

4 |3 V2 F6 \& K1 C    2.2  丁腈橡胶不同丙烯腈含量的影响
" X0 u' n1 f' Z. ^* M+ q
! C3 i. b0 F( n( ^! n1 G: i    根据2.1得到的结论，选用普通硫化体系，并在此基础上研究不同丙烯腈含量的丁腈橡胶对耐乙醇汽油体积变化率的影响。丁腈橡胶N230S的丙烯腈含量35%、丁腈橡胶N220S的丙烯腈含量41%、丁腈橡胶4560的丙烯腈含量45%、丁腈橡胶N215SL的丙烯腈含量48%。
/ ~7 p: T: G. g
    表3   不同丙烯腈含量的丁腈橡胶对耐乙醇汽油体积变化率的影响
' o2 r# v8 z& J1 {/ V/ X; z
1 z4 t) J$ Y* q! F

项目
5 G4 S" W  Q' J, @- M体积变化率/%

N230S
) I0 E  r- w+ B5 }% r, ]1 o2 I41.2
% c1 s' n4 f- _, ~
8 c; ^- \# e2 _N220S
34.70

/ [/ k" g" A9 `) S1 c- g4560
- V* i- v4 b1 o9 P" c+ M  B27.94
7 u$ f5 u& N! Q' e
) G+ U0 }0 Q' v! Q, |N215SL
15.16
! R9 \6 j% A+ X. i3 f3 |

    从图1(略)可以看出，随着丙烯腈含量的增加，耐乙醇汽油的体积变化率逐渐减小，当丙烯腈含量为48%时，体积变化率最小。这是由于随着丙烯腈含量的增加，胶料的极性也相应增加，而乙醇汽油为弱极性溶剂，根据“相似相容”原理，极性相差越大，相容性越不好，因此随着丙烯腈含量的增加，耐乙醇汽油的体积变化率逐渐减小。对于丁腈橡胶来说，丙烯腈含量为48%算是超高的了，这已经达到极限，丙烯腈含量再高就不是丁腈橡胶了。

    所以最终配方定为：丁腈橡胶(N2155L)100，氧化锌5，硬脂酸1.5，防老剂2，填充剂80，增塑剂13，助剂4，普通硫化体系5。

0 s) U$ f( s1 O- l( p8 F0 P    3  结  论
( h# f: U- A% K* e5 a& i
    (1)丁腈橡胶选用普通硫化体系耐乙醇汽油最好，有效硫化体系耐乙醇汽油最差。
1 B% O! r+ Q/ S* D/ P* T
$ O6 @" ^) Q( i, a0 I    (2)丁腈橡胶随着丙烯腈含量的增加，耐乙醇汽油性能越来越好。
0 y& K3 s) D& ~$ g* ]
+ y- P& [+ ]8 [, Z  u( E    (3)选用丙烯腈含量为48%的丁腈橡胶及普通硫化体系，可以做出耐90#汽油(70%)+乙醇(30%)室温48 h、体积变化率20%以内的胶料。

平常心

不错，学习学习，谢谢楼主！

贺春江

不过我认为该问作用不是很大
首先48%左右的胶弹性差点
其次这胶价格相当高
* H1 `2 V! L' H再者 该文提到的数据 填充量小 尤其是油量少 其实该胶由于CN含量高 耐溶剂耐油性能好 可填充DOP DOS等性能并不好 填多了会喷出 所以该胶做的配方 低温性及成本很难为中小厂接受

平常心

耐乙醇汽油丁腈橡胶胶料其实可以简单一点。我们用的价格
3 B4 f" J2 `, D+ Y6 l- z比较低。

shiqunwang

挺好的，看看学习一下，丁晴橡胶的耐油效果不错哦！

技术交流

挺不错的，学习一下1
( n6 y6 [0 V3 {1 @! V 谢楼主分享！！

ailis1983

楼主的文章在哪里发表？用高校检索系统能否查到原文。

zhjlll1111

不错的文章。。。。。。。。