小課堂|淺談丙烯酸酯橡膠的應用和工藝技術

 

　　在橡膠工業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活性基團單體共聚產生的共聚物，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，但隨著汽車工業的迅速發展，它的耐油耐熱的綜合性能，正適用于接觸熱油發動機各部位的橡膠配件。

 

　　其實丙烯酸酯橡膠的發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公司已經開始工業化生產并投放市場，用作制造接觸熱油的橡膠配件。之后，日本、德國、加拿大、前蘇聯相繼生產ACM，并且得益于六十年代高速汽車的發展，對ACM的需求及發展，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橡膠的優缺點

 

　　ACM合成橡膠，有其本身獨特的優點，如耐熱油就勝于其它橡膠，但也有不足之處，如難硫化，生產制品工藝不易控制，異常多。經過科技人員不斷努力，幾十年來的不斷優化，已經根據使用需要和加工工的要求，生產出含不同交聯單體，和不同硫化體系的丙烯酸酯橡膠。如含氯多胺交聯型，不含氯多胺交聯型，自交聯型，羧基銨鹽交聯型，皂交聯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，經過科技人員的研發，不同類型的ACM，雖然由于其主鏈結構各有差異，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，可根據膠料性能設計要求，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動機油中含有胺類物質添加劑作用。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、低溫性能優越特點，得出耐油性好，綜合性能優良的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，則偏離了配方設計方向。

 

　　三、ACM橡膠的行業應用

 

　　基于丙烯酸酯橡膠的耐熱油突出特點，現已在汽車發動機部位密封及管道方面廣泛應用。如汽車發動機各種密封墊，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生揮發，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�？刹惶砑臃览蟿�，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，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

 

　　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，機械工業，化學工業的快速發展，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，將在車用領域，石油深井勘探、特種管帶、膠黏劑等領域大有用場。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。隨著科學技術迅速發展，經過人們不斷努力創新，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其應用價值，更廣泛地、更好地應用在各個領域，為人類服務。