硫化橡胶的压缩永久变形性能
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•氢化丁腈橡胶（HNBR）是一类高饱和度的特种橡胶，采取 过氧化物硫化。
•具有优异的耐热、耐油、耐磨和高强度等特点。
•助交联剂应用于过氧化物配合中，提高共交联性，显 著改善压缩永久变形。
•助交联剂分为两大类 •分子中不含烯丙基氢
•三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA） •N, N’—间苯基双马来酰亚胺（HVA－2）
•油封
•橡胶密封制 品和减震制品
•橡胶O形圈
•汽车的发展
•橡胶异 形密封
件
•安全、高 速、舒适
•环保、 节能
•密封性能和减震性能优 异
•典型例子： •纺织印染行业 •橡胶密封制品
•要求
•耐水性 •耐气透性
•橡胶密封性能 和 •减震性能优劣
•关系密 切
•压缩永久变 形性能优劣
•压缩永久变形小，橡胶密封性能好， 减震性能好。
压缩
永久 变形
78
76 71 58 35 38 33 28 12 16
(％)
•丙烯腈含量 为20～30％ 时，丁腈橡胶 的压缩永久变 形较低。
•温度较高， 压缩永久变形 较大。
•图1 丁腈橡胶的丙烯腈含量对压缩永久变形的影响
•注： 压缩永久变形条件为100℃×48h，或130℃×48h
2.1.1.2 橡胶共混
•主要是 •橡胶配方因素 •和 •加工工艺因素
•橡胶配方
•生胶品种 •配合剂品种和用量
•交联密度
•压缩永久变形
•加工工艺
•配合剂的分散状况
•压缩永久变形
•高温压缩 时
•交联键键能大小
•压缩永久变形
2.1 配方因素
•配方因素包括
•1.生 胶 •2.硫化体系 •3.填充补强体系 •4.软化体系 •5.防 老 剂 •6.其他加工助剂
3.1.配方设计的优化 3.2.优良的加工工艺
（1）改善混炼工艺；（2）确定合理的硫化条件； （3）采用二段硫化
•1.引言
•橡胶密封制品和减震制品是一类涉及到我国国防建设
和经济建设的重要橡胶产品。
•橡胶密封制品和减震制品应用领域
：
•航天
•航空
•船舶
•汽车
•机械
•医
•煤炭
•石油化工
•家用电
药
器
•各行各业中的基础部件或配件！
•压缩永久变形在II R/EPDM共混比为 60/ 40时 达到最小值。
2.1.2 硫化体系
•三元乙丙橡胶 •氢化丁腈橡胶
•氟橡胶
•丙烯酸酯橡胶 •氯醚橡胶
•硫化 •硫黄 •给硫体 •过氧化物
•硫化 •胺类 •双酚 •过氧化物
•硫化
•硫黄
•三聚硫氰酸（TCY ）
• 表2 HNBR的压缩永久变形
•压缩永久变形大小：
硫化橡胶的压缩永久变 形性能
2020年6月5日星期五
主要内容
• 1.引言 • 2.影响硫化橡胶压缩永久变形的主要因素
2.1.橡胶配方 （1）橡胶生胶；（2）硫化体系；（3）填充补强体系；
（4）其他助剂
2.2.加工工艺条件
（1）炼胶；（2）硫化条件；（3）二段硫化
• 3.降低硫化橡胶的压缩永久变形的有效途径
•分子中含有烯丙基氢
•1,2－聚丁二烯 •三(P烯B)丙基异氰酸酯(TAIC)
•二烯丙基邻苯二酸酯（DAP）
• 表3 不同助交联剂对HNBR硫化胶压缩永久变形的影响
•注：三种助交联剂用量相同。
•压缩永久变形比较: •PB<TAIC<HVA-2 <空白样 •注意：添加防老剂MB的硫化胶与加入其他防老 剂的相比，压缩永久变形较低。
2.2 加工工艺条件
•加工工艺
•炼 胶 •硫 化 •二段硫化
2.2.1 炼胶
•包括:
•生胶塑炼和混炼 •加料顺序
•混炼温度 •混炼时间
•不同的混炼工艺
•橡胶助剂的分散
•压缩永久变形
•硫化剂和促进剂在胶料中分散不均，会造成硫化时产品不同部 位胶料的硫化程度不同，造成硫化胶的交联网络结构存在较大的 缺陷，使各项性能下降，同时压缩永久变形也增大 。
•高PH值炭黑<低pH值炭黑 •低结构炭黑<高结构炭黑
•大粒径炭黑<小粒径炭黑
•炭黑用量增加，压缩永 久变形增大 •炭黑粒径越小，压缩 永久变形增加幅度越快
图2 炭黑品种及用量对丙烯酸酯橡胶压缩永久变形的影响
硫化条件：180℃×10min (未经二段硫化)； 压缩永久变形条件：150℃×70h
2.1.4 其他助剂
•炭黑和白炭黑等是橡胶的主要补强剂，炭黑分 散不均，会造成硫化胶内部的应力集中，损害 硫化胶的力学性能，增大压缩永久变形。
•白炭黑粒径小，容易团聚，在橡胶中均匀分 散困难。 因此选用适宜的混炼工艺，通过对粒子表面改 性，减少粒子团聚，改善分散，可降低硫化胶 压缩永久变形。
•密封性能下降 •减震性能失效
•压缩永久变形的大小是衡量橡胶制品密封性能和 减震性能好坏及使用寿命长短的重要指标之一。
•研究影响硫化橡胶压缩永久变形的各种因素，对橡 胶密封制品和减震制品的生产和检测有着十分显著 的指导意义 。
2. 影响硫化橡胶压缩永久变形的主要因素
•硫化橡胶压缩永久变形受到多因素的影响
•温度低于50℃
•无硫体系>有效体系>过氧化物硫化体系
•温度超过50℃
•有效体系>无硫体系>过
•高温时交联键的键能大小对压缩永久变形的影响超过 了交联密度的作用。
2.1.3 填充补强体系
•压缩永久变形规律:
•炭黑<非炭黑（白炭黑 ，陶土等）
•采用橡胶共混的方法，将性能取长补短，各取所需。
•表1 IIR/EPDM共混比对硫化胶压缩永久变形的影响
共混比 （IIR/EPDM） 100/0 80/20 60/40 40/60 20/80 0/100
压缩永久变形， ％
62
51 44 60 70 78
•注：压缩永久变形条件：100℃×24 h，压缩率为25％。
2.1.1 橡胶
2.1.1.1 橡胶品种和牌号
•橡胶密封制品和减震制品常用的橡胶品种包括：
•天然橡胶 •丁腈橡胶 •氯丁橡胶 •乙丙橡胶 丁苯橡胶
•丁基橡胶
•丙烯酸酯橡胶 •氯醚橡胶
•聚氨酯橡胶
•高档胶种有 •硅橡胶 •氟橡胶 •氢化丁腈橡胶 •氟硅橡胶
不同橡胶的压缩永久变形大小
胶种 EPDM IIR ACM ECO CR MVQ 氟胶 PU NR NBR
•压缩永久变形大，橡胶密封性能差， 减震性能差。
•h0 •h1
•硫化橡胶压缩前
•硫化橡胶压缩
•h0－h1
•硫化橡后胶不可恢复部分
•h0－h1 h0－hs
•硫化橡胶压缩永久变形
•ho---试样高度，mm •h1---试样恢复后的高度，mm
•hs---限高器高度，mm
•压缩永久变形 •失去使用价值
•润滑油泄漏 •弹性降低
•具有优异的耐热、耐油、耐磨和高强度等特点。
•助交联剂应用于过氧化物配合中，提高共交联性，显 著改善压缩永久变形。
•助交联剂分为两大类 •分子中不含烯丙基氢
•三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA） •N, N’—间苯基双马来酰亚胺（HVA－2）
•油封
•橡胶密封制 品和减震制品
•橡胶O形圈
•汽车的发展
•橡胶异 形密封
件
•安全、高 速、舒适
•环保、 节能
•密封性能和减震性能优 异
•典型例子： •纺织印染行业 •橡胶密封制品
•要求
•耐水性 •耐气透性
•橡胶密封性能 和 •减震性能优劣
•关系密 切
•压缩永久变 形性能优劣
•压缩永久变形小，橡胶密封性能好， 减震性能好。
压缩
永久 变形
78
76 71 58 35 38 33 28 12 16
(％)
•丙烯腈含量 为20～30％ 时，丁腈橡胶 的压缩永久变 形较低。
•温度较高， 压缩永久变形 较大。
•图1 丁腈橡胶的丙烯腈含量对压缩永久变形的影响
•注： 压缩永久变形条件为100℃×48h，或130℃×48h
2.1.1.2 橡胶共混
•主要是 •橡胶配方因素 •和 •加工工艺因素
•橡胶配方
•生胶品种 •配合剂品种和用量
•交联密度
•压缩永久变形
•加工工艺
•配合剂的分散状况
•压缩永久变形
•高温压缩 时
•交联键键能大小
•压缩永久变形
2.1 配方因素
•配方因素包括
•1.生 胶 •2.硫化体系 •3.填充补强体系 •4.软化体系 •5.防 老 剂 •6.其他加工助剂
3.1.配方设计的优化 3.2.优良的加工工艺
（1）改善混炼工艺；（2）确定合理的硫化条件； （3）采用二段硫化
•1.引言
•橡胶密封制品和减震制品是一类涉及到我国国防建设
和经济建设的重要橡胶产品。
•橡胶密封制品和减震制品应用领域
：
•航天
•航空
•船舶
•汽车
•机械
•医
•煤炭
•石油化工
•家用电
药
器
•各行各业中的基础部件或配件！
•压缩永久变形在II R/EPDM共混比为 60/ 40时 达到最小值。
2.1.2 硫化体系
•三元乙丙橡胶 •氢化丁腈橡胶
•氟橡胶
•丙烯酸酯橡胶 •氯醚橡胶
•硫化 •硫黄 •给硫体 •过氧化物
•硫化 •胺类 •双酚 •过氧化物
•硫化
•硫黄
•三聚硫氰酸（TCY ）
• 表2 HNBR的压缩永久变形
•压缩永久变形大小：
硫化橡胶的压缩永久变 形性能
2020年6月5日星期五
主要内容
• 1.引言 • 2.影响硫化橡胶压缩永久变形的主要因素
2.1.橡胶配方 （1）橡胶生胶；（2）硫化体系；（3）填充补强体系；
（4）其他助剂
2.2.加工工艺条件
（1）炼胶；（2）硫化条件；（3）二段硫化
• 3.降低硫化橡胶的压缩永久变形的有效途径
•分子中含有烯丙基氢
•1,2－聚丁二烯 •三(P烯B)丙基异氰酸酯(TAIC)
•二烯丙基邻苯二酸酯（DAP）
• 表3 不同助交联剂对HNBR硫化胶压缩永久变形的影响
•注：三种助交联剂用量相同。
•压缩永久变形比较: •PB<TAIC<HVA-2 <空白样 •注意：添加防老剂MB的硫化胶与加入其他防老 剂的相比，压缩永久变形较低。
2.2 加工工艺条件
•加工工艺
•炼 胶 •硫 化 •二段硫化
2.2.1 炼胶
•包括:
•生胶塑炼和混炼 •加料顺序
•混炼温度 •混炼时间
•不同的混炼工艺
•橡胶助剂的分散
•压缩永久变形
•硫化剂和促进剂在胶料中分散不均，会造成硫化时产品不同部 位胶料的硫化程度不同，造成硫化胶的交联网络结构存在较大的 缺陷，使各项性能下降，同时压缩永久变形也增大 。
•高PH值炭黑<低pH值炭黑 •低结构炭黑<高结构炭黑
•大粒径炭黑<小粒径炭黑
•炭黑用量增加，压缩永 久变形增大 •炭黑粒径越小，压缩 永久变形增加幅度越快
图2 炭黑品种及用量对丙烯酸酯橡胶压缩永久变形的影响
硫化条件：180℃×10min (未经二段硫化)； 压缩永久变形条件：150℃×70h
2.1.4 其他助剂
•炭黑和白炭黑等是橡胶的主要补强剂，炭黑分 散不均，会造成硫化胶内部的应力集中，损害 硫化胶的力学性能，增大压缩永久变形。
•白炭黑粒径小，容易团聚，在橡胶中均匀分 散困难。 因此选用适宜的混炼工艺，通过对粒子表面改 性，减少粒子团聚，改善分散，可降低硫化胶 压缩永久变形。
•密封性能下降 •减震性能失效
•压缩永久变形的大小是衡量橡胶制品密封性能和 减震性能好坏及使用寿命长短的重要指标之一。
•研究影响硫化橡胶压缩永久变形的各种因素，对橡 胶密封制品和减震制品的生产和检测有着十分显著 的指导意义 。
2. 影响硫化橡胶压缩永久变形的主要因素
•硫化橡胶压缩永久变形受到多因素的影响
•温度低于50℃
•无硫体系>有效体系>过氧化物硫化体系
•温度超过50℃
•有效体系>无硫体系>过
•高温时交联键的键能大小对压缩永久变形的影响超过 了交联密度的作用。
2.1.3 填充补强体系
•压缩永久变形规律:
•炭黑<非炭黑（白炭黑 ，陶土等）
•采用橡胶共混的方法，将性能取长补短，各取所需。
•表1 IIR/EPDM共混比对硫化胶压缩永久变形的影响
共混比 （IIR/EPDM） 100/0 80/20 60/40 40/60 20/80 0/100
压缩永久变形， ％
62
51 44 60 70 78
•注：压缩永久变形条件：100℃×24 h，压缩率为25％。
2.1.1 橡胶
2.1.1.1 橡胶品种和牌号
•橡胶密封制品和减震制品常用的橡胶品种包括：
•天然橡胶 •丁腈橡胶 •氯丁橡胶 •乙丙橡胶 丁苯橡胶
•丁基橡胶
•丙烯酸酯橡胶 •氯醚橡胶
•聚氨酯橡胶
•高档胶种有 •硅橡胶 •氟橡胶 •氢化丁腈橡胶 •氟硅橡胶
不同橡胶的压缩永久变形大小
胶种 EPDM IIR ACM ECO CR MVQ 氟胶 PU NR NBR
•压缩永久变形大，橡胶密封性能差， 减震性能差。
•h0 •h1
•硫化橡胶压缩前
•硫化橡胶压缩
•h0－h1
•硫化橡后胶不可恢复部分
•h0－h1 h0－hs
•硫化橡胶压缩永久变形
•ho---试样高度，mm •h1---试样恢复后的高度，mm
•hs---限高器高度，mm
•压缩永久变形 •失去使用价值
•润滑油泄漏 •弹性降低