Page 71 - 《橡塑技术与装备》2021年6期（3月下半月 塑料）

测试与分析 尤黎明·不同增塑体系对丁腈橡胶老化前后及胶管扣压过程性能的影响

.
料吃完混炼均匀后加入硫化体系，左 3 刀右 3 刀吃料 塑体系时，转矩差值（dN m）分别为 28.08 和 30.06，
完成后，打三角包 5 次，混炼均匀后调大辊距下片停 而使用 3# 及 4# 增塑体系时，转矩差值分别为 23.84
放 24 h，以备硫化制片 ；将已备好的混炼胶片放入平 和 16.72，在硫化过程中，由于交联程度的增大引起
板硫化 T 90 +1 min，冷却后裁样，准备实验。 转矩值增大，由此可知使用 1# 及 2# 增塑体系时，丁
硫化特性 ：硫化温度 150 ℃，硫化时间 30 min。 腈橡胶的交联程度相对较大，使用 3# 及 4# 增塑体系
老化实验 ：将 1#、2#、3# 和 4# 已经裁好的试样， 时，丁腈橡胶的交联程度相对较低，主要是因为使用
分别放在 100 ℃热空老及热油条件下老化 3 天后取出， 1# 及 2# 增塑体系时，增塑剂与丁腈橡胶相容性较好，
清洗试样，停放 20 min，然后进行拉伸实验。 且自身分子量较低，用量不大，对丁腈橡胶硫化特性
力学性能 ：拉伸性能采用电子拉力试验机，拉伸 影响较小，而使用 3# 增塑体系时，液体丁腈橡胶与丁
速度为 500 mm/min，测试温度为室温。 腈橡胶相容性极好，液体丁腈时粘稠状物质，分子量
1.5 仿真计算过程。 相对较低，易于吸附配合剂，同时在丁腈橡胶内部有
根据实际图纸参数建模、装配、赋予材料参数、 较强的润滑作用，综合两方面因素导致其转矩差值变
设置分析步、划分网格、设置边界条件与加载，最后 小，使用 4# 增塑体系时，聚硫橡胶自身硫化作用影响
提交有限元软件 Abaqus 进行计算分析并导出计算结 了丁腈橡胶的硫化，同时聚硫橡胶为粘稠状物质，对
果，胶管扣压前模型如下图 1 所示，图 2 为胶管扣压 丁腈橡胶有一定的润滑作用，综合两方面因素导致其
后内胶应力集中单元及不同节点的选取。 转矩差值降低 ； t 10 的大小可表示焦烧时间的长短，由
表 2 硫化特性数据可知使用 4# 增塑体系时焦烧时间较
短，加工安全性能较差，4# 增塑体系对硫化特性的影
响主要是因为 ：聚硫橡胶作为软化剂加入丁腈橡胶，
聚硫橡胶自身也参与硫化，且硫化速度较快，焦烧期

较短。
表 2 不同增塑体系对硫化特性的影响
1# 2# 3# 4#
M L /dN . m 31.72 33.5 28.18 22.5
M H /dN . m 3.64 3.44 4.34 5.78
图 1 胶管扣压前模型 M H -M L 28.08 30.06 23.84 16.72
t 10 /min 2.44 2.4 2.35 0.41
t 90 /min 7.22 7.5 6.58 9.18

2.2 使用不同增塑体系对丁腈橡胶物理机械
性能的影响
增塑体系不仅可改善混炼胶的加工工艺，而且对
硫化胶老化前后的物理机械性能有着较大的影响，如
表 3 使用不同增塑体系时丁腈橡胶的物理机械性能所
图 2 扣压后内胶应力集中单元及节点选取
示 ：使用分子量较低的 1# 及 2# 增塑剂的硫化胶，扯
断伸长率相对较小，定伸应力相对较大，硬度相对较
2 结果与讨论
高，扯断永久变形相对较小，表明其交联程度相对较
2.1 硫化特性数据
大 ；而使用 3# 及 4# 增塑体系时，扯断伸长率相对较
由混炼胶的硫化特性可以得知 t 10 、t 90 及最大最小
大，定伸应力相对较小，硬度较低，扯断永久变形较大，
转矩值等相关信息，通常情况下，t 10
表明其交联程度相对较小，与表 2 中分析结果基本一
的大小表示焦烧时间的长短，t 90 表示工艺正硫化
致。
时间的长短，最大最小转矩值得差可表示交联程度的
丁腈橡胶硫化胶耐热空气老化性能是衡量其性能
大小 ；对于不同的增塑体系，由于增塑剂与丁腈橡胶
优劣的指标之一，增塑体系的不同对其耐热性能有着
的相互作用不同，增塑剂本身的性质也不同，硫化特
较为明显的影响，由表 4 可知 ： 100 ℃热空气老化 3
性存在较明显的差异。如表 2 所示 ：使用 1# 及 2# 增

2021 第 47 卷 ·53·
年