耐油胶管配方及原材料的选用

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在150℃下,丙烯酸酯的许多物理机械性能均显示了与硅橡 胶大体相同的水平。
other
2013/8/9
6、其他性能
优良的耐曲挠和割口增长,耐透气性 可着色范围宽广,适于作浅色涂覆材料 电性能较差
Appl.
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ACM广泛用于耐高温、耐热油的制品中
Q耐油性差,NBR耐热性低,在耐热和耐油综 合性能方面,丙烯酸酯橡胶仅次于氟橡胶,占 第二位;

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—CH2-CH2-X-R
丙烯酸酯橡胶的缺点是低温下变硬,并丧失弹性; 在多碳酯基中引入硫醚或氧醚键等极性基团,可在 保持良好的耐烃类介质性能同时,改进低温性能:
例如:甲氧基乙基丙烯酸酯、乙氧基乙基丙烯 酸酯、乙基硫代乙基丙烯酸酯等单体制备的橡 胶。

这类单体需与一般烷基丙烯酸酯并用,最宜含 量约为25~40%。


在酸碱中不稳定;
在芳香族溶剂、醇、酮、酯以及有机氯等极性较强的溶剂 和无机盐类水溶液中膨胀显著。
mechanical
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5、物理机械性能差
具有非结晶性,自身强度低
经补强后拉伸强度最高可达12.8~17.3MPa,低于一般通用 橡胶,但高于硅橡胶等;


高温下强度下降,但弹性显著上升,对于作密封圈及在其 他动态条件下使用的配件非常有利;
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国际上,以丙烯酸酯橡胶作汽车各类密封配件占绝 对优势,被人们称为车用橡胶。
性能项目
指标
工作温度,℃
拉伸强度,MPa(kgf/cm2) 扯断伸长率,% 体积变化(重油149℃,浸70h),% 热空气老化 (150℃,120h) 工艺性能 ≥ ≤
180
5.9(60) 300 10
拉伸强度降低值,%
扯断伸长率降低率,% 焦烧时间,s 表面要求

≤ ≥ ≥
5
5 45 光滑
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8/9/2013
任务书
2013/8/9 江苏徐州胶管厂委托我材料工程系,为公司提供一种性能优异的浅色耐油胶管配方。 开始时间:2012 年 8 月 30 日; 完成时间:2012 年 9 月 27 日; 产品要求:符合胶管行业标准要求。 企业对设计耐油胶管的性能要求: 浅色耐油胶管的物理机械及工艺性能指标 性能项目 指标
生胶在室温下贮存10个月或60℃下贮存六周性能变化很少; 在150℃的温度作用下开始产生焦烧,而在120℃左右相当 安全。
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(5)皂交联型
所含交联单体活性很高,可用多种物质硫化,其中金属 皂/硫黄硫化体系因硫化速度快,加工性能良好,且价 廉、无毒而受到重视;

皂交联型橡胶是耐热氧老化性能最差的一种。
拉伸强度,MPa(kgf/cm2) 扯断伸长率,% 耐油增重(常温 120 号溶剂汽油,24h),% 热空气老化(70 拉伸强度降低值,% ℃,48h) 扯断伸长率降低率,% 焦烧时间,s 工艺性能 表面要求
≥ 5.9(60) ≥ 300 ≤ 25 ≤ 15 ≤ 25 ≥ 45 ≥ 光滑
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在制造180℃高温下使用的橡胶油封、O形圈、垫片和胶管 中特别适用; 在使用条件不十分苛刻,而用氟橡胶又不经济的情况下, 丙烯酸酯橡胶可被选用。
Applications :
Automobiles Oil Cooler Hose ,packings Seals for transmissions Crank Shaft ,etc.
情境三、胶管配方与原材料的选用
任务一、浅色耐油胶管配方及原材料的选用(2)
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(1)通用橡胶中,NBR的耐油性最好。( ) (2)随着丙烯腈含量的增加,NBR的耐油性变好,但耐寒性变差。( ) (3)由于极性和反式1,4结构的存在,使得NBR的耐气透性良好,和IIR 相当。( ) (4)NBR3606,表示丙烯腈含量为36%~40%,是硬丁腈橡胶,有污染 性,门尼黏度为55~79。( ) (5)丁腈橡胶是一种极性橡胶,具有自补强性,生胶强度较高。( ) (6)丁腈橡胶为不饱和性橡胶,其耐臭氧性较差。( ) (7)丁腈橡胶的极性,增大了分子间力,从而使耐磨性提高,其耐磨性 比天然橡胶高30%~45%。( ) (8)胶管主要由内层胶、外层胶、骨架材料等部件组成。( ) (9)对耐油胶管选用橡胶的原则,应是与输送油类的溶解度参数差距愈 小愈好。( ) (10)耐油性评价时主要采用非极性油作为标准试验油。( )
引入括性很高的氯化物,可用金属皂/硫黄等多种 硫化体系进行硫化;
以酰胺类化合物为交联单体可获得一种与通常橡胶 具有不同硫化特性的自交联型丙烯酸酯橡胶,即在一定 的温度条件下,橡胶本身产生交联反应;
带有双键的丙烯酸酯橡胶,利用共聚物上的双键, 可象普通三元乙丙橡胶一样,用硫黄—促进剂体系硫化。
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(2)不含氯多胺交联型
为丙烯酸丁酯与丙烯腈共聚物,引入部分丙烯酸乙酯, 可改善耐油及耐热氧老化性能,但耐寒和耐水性能稍有 降低;
我国研制的BA型丙烯酸酯橡胶即属于这一类型,是88份丙 烯酸丁酯与12份丙烯腈共聚物;

以上两类多胺交联型丙烯酸酯橡胶的加工性能差,特别 是硫化速度慢成为加工应用的主要问题。
⑵. 交联单体
主要有四种类型: ①. 烯烃环氧化物,如烯丙基缩水甘油醚
②. 含活性氯原子的化合物,如氯乙酸乙烯酯
③. 酰胺类化合物,如羟甲基丙烯酰胺 ④. 含非共轭双烯烃单体,如乙叉降冰片烯
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⑵. 交侧链上引入环氧基作为交联点,可在羧酸铵盐等物
质作用下,打开环氧基,使分子间发生交联反应;
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其它
一系列的ω-氰基硫代烷基丙烯酸酯也都可以使 用,由此制备的共聚物耐油性极佳,耐寒性能 可达丙烯酸丁酯橡胶水平;
选择和调整丙烯酸酯的品种和用量,例如恰当 选择丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲氧基乙基丙 烯酸酯的用量,可使橡胶在耐低温、耐油,物 理机械性能几方面获得极好平衡。

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2、根据加工时硫化体系的不同分
含氯多胺交联型 不含氯多胺交联型 自交联型 羧酸铵盐交联型 皂交联型
此外,还有特种丙烯酸酯橡胶。
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(1)含氯多胺交联型


是丙烯酸乙酯与2-氯乙基乙烯醚的共聚物,为改善耐寒 性能可部分引进丙烯酸丁酯;
通常以含氯多胺类化合物为交联剂,亦可用硫脲(促进剂 NA-22)与铅丹并用体系硫化; 该橡胶耐油和耐热氧老化性能最好,耐候,耐臭氧和耐 紫外线性能也突出,虽加工性能与耐寒性能差,目前仍 广泛使用。
structure
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分子结构特点


聚合物主链是饱和的,且含有极性的侧酯基;
分子链柔顺性差,无结晶能力;
Ageing
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1、优良的耐老化性
耐热氧老化性能优异; 对臭氧有很好的抵抗能力; 抗紫外线变色性也很好; 优良的耐候老化性;
Oil resist
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教师提出要求 学生具体操练
学生代表发言
学生补充评价 师生讨论总结
能力 目标
能够根据制品的使用条件及橡胶性能特点,合理 选用生胶种类初步具有分析橡胶性能的能力
知识 目标
1.了解特种橡胶的概念; 2.理解橡胶的结构与性能间的关系; 3.掌握橡胶的主要性能及应用
思想 目标
注重知识的积累和深化。
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各种合成橡胶:
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ACM
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丙烯酸酯橡胶
指由丙烯酸烷基酯单体与少量具有交联活性基 团单体的共聚物。
丙烯酸酯与少量能促使硫化的单体共聚所得共聚物,代号 为ACM; 丙烯酸酯与丙烯腈的共聚物,代号为ANM。
Descreptions:
Normal working temp. – 25℃ to 175℃. Acrylic elastomer are copolymer based on two major components of Ethyl acrylate and Butyl acrylate with monomers. The lake of double bonds, ACM have excellent resistant to Oxidation, Ozone, Sunlight, Weather and Heat. Excellent resistant to corrosion, Hydrocarbon oils, Mineral oils. Not recommended to use with Water, Steam, Acids and Alkalis.
任务书
江苏徐州胶管厂委托我材料工程系,为公司提供一种性能优异的浅色耐油胶管配方。 开始时间:2012 年 8 月 30 日; 完成时间:2012 年 9 月 27 日; 企业对设计耐油胶管的性能要求: 浅色耐油胶管的物理机械及工艺性能指标 性能项目 使用温度,℃ 拉伸强度,MPa(kgf/cm2) 扯断伸长率,% 体积变化(重油 149℃,浸 70h),% 热空气老化 拉伸强度降低值,% (150℃,120h) 扯断伸长率降低率,% 焦烧时间,s 工艺性能 表面要求 ≥ ≥ ≤ ≤ ≤ ≥ ≥ 指标 180 5.9(60) 300 10 5 5 45 光滑
带有双键的丁腈橡胶在含极压剂的油中,当温度超过 110℃时,即发生显著的硬化与变脆,此外,硫,氯、磷 化合物还会引起橡胶解聚,影响使用; 极压型润滑油:即在润滑油中添加5~20%以氯,硫,磷 化合物为主的极压剂,以便在苛刻工作条件下在金属件表 面形成润滑膜,以防止油因受热等而引起烧结。

cold
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(3)羧酸铵盐交联型


主要是苯甲酸铵为硫化剂;
其加工性能良好,交联速度快,抗压缩变形性优良; 缺点是硫化时易黏模,污染模型,并放出有味气体; 耐热老化性能比多胺交联型差,但优于皂交联型。
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(4)自交联型
为多元共聚物,是依靠聚合物内部活性基团间在一定温 度条件下相互反应实现交联的,不加硫化剂即可硫化; 在贮存、加工安全性,硫化速度几方面都令人满意;
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1 、根据聚合单体分


⑴. 丙烯酸酯
⑵. 交联单体

⑶. 其他组分
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⑴. 丙烯酸酯

—CnH2n+1

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随酯基碳原子数的增加,聚丙烯酸酯耐寒性变 好(这一趋势直至正辛基),耐油性、耐热性、 拉伸强度、硬度降低,且因生胶黏度下降使炼 胶时显得过软、过黏,影响工艺操作; 酯基不宜超过丁酯,实际上多采用丙烯酸乙酯 和丙烯酸丁酯;
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3、耐寒性能差
酯基侧链损害了低温性能;
标准的含氯多胺交联型与不含氯多胺交联型的脆化温度 分别为-12℃及-24℃;

一些新型ACM的耐寒性有了较大改进,但仍只有-40℃, 比一般合成胶差。Biblioteka Baidu
water resist
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4、耐水,耐化学药品性能差
酯基易于水解
BA型橡胶在100℃沸水中经72小时后增重15~25%,体积 膨胀17~27%,耐蒸汽性能更差。
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Product Name:VOLVO Truck Hose Product Description:
The product has good heat resistance, ozone aging properties; good dynamic performance, the car is moving, not subject to strong vibration and deformation, is an affordable product.
2、优异耐油性能


室温下其耐油性能大体上与中高丙烯腈含量的 NBR相近,优于CR、CSM,Q; 在热油中,其性能远优于NBR;


在低于150℃温度的油中,丙烯酸酯橡胶具有近似氟橡胶 的耐油性能;
在更高温度的油中,仅次于氟橡胶;
Oil resist
2013/8/9
2、优异耐油性能
ACM对含极压剂的各种油十分稳定,使用温度 可达150℃,间断使用温度可更高些,这是丙 烯酸酯橡胶最重要的特征。
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