黄仕文，王勇，周朝森
（广州机械科学研究院有限公司
广东广州５１０７００）
来源：特种橡胶制品 2021年 第42卷 第3期
研究了混炼型聚氨酯橡胶ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４和三种ＨＮＢＲ并用胶的机械性能和动态性能，结果表明，ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４与三种ＨＮＢＲ并用后，提高了材料的机械性能、老化性能和耐油性，压缩永久形变改善。
ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４；ＨＮＢＲ；并用
聚氨酯弹性体（ＰＵ）的主链上含有较多的氨基甲酸酯基，该极性基团通过氢键和偶极相互作用。使ＰＵ具有优异的机械性能、耐臭氧性、耐磨性等。可以采用多种成型工艺制备成泡沫、弹性体、橡胶、粘合剂、涂料和氨纶。ＰＵ 按加工方式可分为混炼型、浇注型和热塑性３种。其中混炼型聚氨酯橡胶（ＭＰＵ）是聚酯或聚醚与异氰酸酯反应制得的高聚物，相对分子质量从２万到５万。ＭＰＵ虽有较高的耐磨性和抗撕裂性能，但耐油性一般，对密封领域的性能要求来讲目前ＭＰＵ还达不到人们预期的目标。因此本文利用三种综合性能好的氢化丁腈橡胶（ＨＮＢＲ）与ＭＰＵ进行并用，意在性能互补，提高使用性能、降低生产成本等。
１．１ 主要原材料
混炼型聚氨酯橡胶，ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４，顺力聚氨酯科技有限公司；Ｚｅｔｐｏｌ型ＨＮＢＲ，瑞翁化工有限公司；炭黑Ｎ５５０，天津卡博特化工有限公司；其他材料均为市售常用材料。
１．２ 主要仪器与设备
开炼机，ＫＷ６－１３１１２０Ａ，利拿东莞有限公司；平板硫化机，Ｐ－５０－ＰＣＤ ，磐石油压工业股份有限公司；高低温材料拉力试验机，Ｚ０１０，德国Ｚｗｉｃｋ公司；邵尔Ａ硬度计，德国Ｚｗｉｃｋ公司；老化试验箱，ＰＨＨ１０１型，广州五所环境仪器有限公司。
１．３ 试样制备
在开炼机上投入生胶，调小辊距，薄通３遍；放大辊距，待生胶包辊后依次加入加工助剂、炭黑Ｎ５５０、硫化剂等；待吃料完毕后，打三角包８个，打卷５次；调小辊距，薄通６遍；放大辊距，出片。使用平板硫化机硫化试样，９０×９０×２试样和Φ１３×６．３ｍｍ 压缩永久变形试样硫化条件均为１７０℃×１５ｍｉｎ。
１．４ 性能测试
硫化特性按ＧＢ／Ｔ１６５８４－１９９６进行测试；使用高低温材料拉力试验机按ＧＢ／Ｔ５２８－２００９测试拉伸性能，试样条宽６ｍｍ，拉伸速率为５００ｍｍ／ｍｉｎ；使用邵尔Ａ 硬度计按ＧＢ／Ｔ５３１．１－２００８测试硬度；采用老化试验箱按ＧＢ／Ｔ３５１２－２００１进行热空气老化试验；耐油性试验按ＧＢ／Ｔ１６９０－２０１０进行；压缩永久变形按ＧＢ／Ｔ７７５９－２０１５测试。门尼粘度按ＧＢ／Ｔ１２３２．１－２０００测试。
２．１ 硫化特性
从门尼粘度来看，三种ＨＮＢＲ （Ｚｅｔｐｏｌ２０００Ｌ，２０２０Ｌ，２０３０Ｌ）以及与ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４的并用胶，比ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４具有更高的复合粘度。材料的硫化特性参数显示，ＺｅｔｐｏｌＨＮＢＲ及ＺｅｔｐｏｌＨＮＢＲ／ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４并用胶具有较短的焦烧时间（ｔｓ１值）和较高的ＭＨ值，说明聚氨酯橡胶与ＨＮＢＲ并用后，材料的加工性能有所改善，硫化程度升高，ΔＭ 值增大。
２．２ 力学性能
常温下，随着ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４／ＺｅｔｐｏｌＨＮＢＲ并用比例的增大，材料的拉伸强度性能总体呈保持或增大的趋势，１００％定伸应力基本保持。１００％的ＺｅｔｐｏｌＨＮＢＲ的拉伸强度优于１００％的Ｓｕｎｔｈａｎｅ２０５４ 和它们的并用胶。不同牌号ＺｅｔｐｏｌＨＮＢＲ的拉伸强度相似。在１３５℃下测试材料的性能发现，所有样品的性能与常温下的性能对比有类似的下降，ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４／ＺｅｔｐｏｌＨＮＢＲ并用前后的力学性能变化不大。在室温和１３５℃下，ＨＮＢＲ 和ＨＮＢＲ／ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４并用胶的拉断伸长率均低于１００％Ｓｕｎｔｈａｎｅ２０５４。
２．３ 耐老化性能
表５和表６为１６８ｈ／１５０℃和７０ｈ／１５０℃老化后ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４／ＺｅｔｐｏｌＨＮＢＲ 并用胶的物理性能。从表可以看出，ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４的耐热性优于Ｚｅｔｐｏｌ２０３０Ｌ ＨＮＢＲ，而略差于Ｚｅｔｐｏｌ２０００Ｌ和２０２０Ｌ，表现为在老化过程中ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４具有更大的拉断伸长率损失率。然而热老化后的ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４仍具有较好的拉断伸长率且高于ＨＮＢＲ。特别地，从各项力学性能指标来看，ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４／Ｚｅｔｐｏｌ２０３０ＬＨＮＢＲ（７０／３０）并用胶的耐热老化性能优于Ｚｅｔｐｏｌ２０３０Ｌ ＨＮＢＲ，而Ｓｕｎｔｈａｎｅ２０５４／Ｚｅｔｐｏｌ２０００ＬＨＮＢＲ（７０／３０）和Ｓｕｎｔｈａｎｅ２０５４／Ｚｅｔｐｏｌ２０２０ＬＨＮＢＲ（７０／３０）并用胶的耐热老化性能分别与Ｚｅｔｐｏｌ２０００Ｌ ＨＮＢＲ和Ｚｅｔｐｏｌ２０２０ＬＨＮＢＲ材料大致相当。
２．４ 耐油性
表７、８ 为材料分别在１００℃ 和１３５℃ 的ＡＳＴＭ９０３＃油中，进行７０ｈ浸泡老化后的力学性能。从表中可以看出，经过１００℃和１３５℃浸泡后的１００％ ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４或１００％ＨＮＢＲ材料的力学性能类似。在并用胶中，尤其是含有５０％～７０％的ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４和３０％～５０％ＨＮＢＲ的并用胶材料，在油浸后的性能都较差。经过耐油实验后，１００％ ＺｅｔｐｏｌＨＮＢＲ和其他并用体系的质量和体积均增大，而１００％ Ｓｕｎｔｈａｎｅ２０５４的质量和体积变化都是降低的，这可能是因为１００％的ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４体系中加入了增塑剂ＴＰ９５，部分成分容易被极性油抽出，导致体积和质量的减少，ＨＮＢＲ 和ＨＮＢＲ／ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４并用胶中使用了增塑剂ＴＯＴＭ，不易被抽出，体积和质量增加。且ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４／ＨＮＢＲ并用比例５０／５０的并用胶体积和质量变化处于１００％ ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４和１００％ＨＮＢＲ相应指标的中间值。
２．５ 吸水性
表９为试样在１００℃的水中浸泡７ｄ后性能的变化。从表中可以看出，经沸水浸泡老化后１００％Ｓｕｎｔｈａｎｅ２０５４体系的性能降低最多，随着ＨＮＢＲ的并用比例增多，体系的耐沸水性逐渐有所好转。在并用体系中，Ｓｕｎｔｈａｎｅ２０５４／Ｚｅｔｐｏｌ２０２０Ｌ（７０／３０）在浸泡后的力学性能最差，可能需要耐水稳定剂，才能让材料获得更好的耐沸水性。
２．６ 压缩永久变形
图１是两种温度下ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４／ＨＮＢＲ材料的压缩永久变形。从图中可知，在两种温度下，随着ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４在并用胶中的比例增多，并用胶的的压缩永久形变逐渐增大，说明ＨＮＢＲ的压缩永久变形性能比ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４的好，而ＨＮＢＲ／ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４为７０／３０的并用胶在１５０℃下仍能保持低于３０％。
（１）ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４与三种ＨＮＢＲ并用后，提高了材料的机械性能、老化性能，压缩永久形变得到改善。
（２）聚氨酯橡胶与ＨＮＢＲ并用后，材料的加工性能有所改善，硫化程度提高；随着ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４／Ｚｅｔｐｏｌ ＨＮＢＲ并用比例的增大，材料的拉伸强度总体呈保持或增大的趋势，１００％定伸应力基本保持不变。
（３）在１３５℃下测试材料的性能发现，所有样品的性能与常温下的性能对比有类似的下降，ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４／Ｚｅｔｐｏｌ ＨＮＢＲ 并用前后的力学性能变化不大。
（４）Ｓｕｎｔｈａｎｅ Ｅ２０５４／Ｚｅｔｐｏｌ２０３０Ｌ ＨＮＢＲ（７０／３０）并用胶的耐热老化性能优于Ｚｅｔｐｏｌ２０３０ＬＨＮＢＲ。
（５）Ｓｕｎｔｈａｎｅ Ｅ２０５４／ＨＮＢＲ 并用胶（５０／５０）的体积和重量变化处于１００％ ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４和１００％ＨＮＢＲ相应指标的中间值。
（６）随着ＨＮＢＲ的并用比例增多，ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４／ＨＮＢＲ体系的耐沸水性逐渐有所好转。ＨＮＢＲ／ＳｕｎｔｈａｎｅＥ２０５４为７０／３０的并用胶在１５０℃下仍能保持低于３０％。
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