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测试与分析 袁兆奎 等·制动橡胶密封材料的性能优化及寿命预测
氧化锌 5，硬脂酸 2，石蜡 1，N550 60， TP95 10， 速，而在后期，硬度值的变化逐渐变缓。造成这些变
DOS 8， 防老剂 RD 1，防老剂 MB 1，促进剂 DM 1.5， 化的原因可能是在老化初期受老化温度的影响，橡胶
促进剂 TMTM 0.5， 硫磺 0.5，DCP 1。 内部交联键数量迅速增加，导致硬度的升高，交联键
胶料编号 NBR-2 配合体系为 ： NBR1052 65， 的产生与温度密切相关，也就使得较高温度下交联键
CPE 5， EPDM4640 30， N550 50，石蜡 1， 防老剂 445 1， 的生成速率较快，从而导致硬度升高的幅度大。
液体丁二烯 15，碳纳米管 1，ZDMA 4.5，DCP 1。
1.4 试样制备
根据实验配方，使用橡胶开炼机对混炼胶进行加
工，将加工完成后的混炼胶停放 24 h 左右，使用无转
子硫化仪在 165℃的温度条件下对混炼胶进行硫化曲
线的测定。通过测定出的硫化曲线得到硫化制片所需
要的时间，然后将混炼胶停放 8 h 后使用平板硫化机
进行硫化制片，最后将所制得的 2.0±0.3 mm 厚的样
片停放 12 h 后，进行各种力学性能的测定。
1.5 性能测试
根据国家标准 GB/T528—2009，将试片制成哑铃 图 1 温度对两种橡胶硬度的影响（120℃与 110℃下的
状试样，实验室标准条件为 23±2℃，标准湿度为相 老化时间均增大 3 倍进行作图）
对湿度的 60%~70%，在此条件下进行性能测试。测
通过图 1 中两种橡胶的硬度变化规律可以看出，
试过程中拉伸速度为 500 mm/min。实验结果取 5 个 NBR-2 的硬度变化率在三个温度条件下都要明显小于
试样的平均值。 NBR-1，这说明使用 CPE 作为增容剂的 NBR/EPDM
按 GB/T3512—2014 测试，将裁好的各拉伸试样 共混胶料，充分发挥出了三元乙丙橡胶的耐热以及耐
放入老化试验箱中，老化温度分别为 100℃、110℃和 老化性能。共混的橡胶在添加入 CPE 后，可能会形成
120℃，每隔一定时间取出试样进行测试，其中为了 较为均匀的两相连续结构，在热空气老化作用的影响
得到较为理想的测量结果，按照 “ 前密后疏 ” 的原则 下，NBR 相会产生明显的老化现象，而由于两相均为
来进行取样，即老化温度越低测试的时间间隔越长。
三维网状结构，互相穿插在一起，所以 EPDM 相的存
在会使整体老化减缓，从而使得硬度的变化幅度减小。
2 结果与讨论 2.2 热氧老化作用下两种橡胶的拉伸强度比
三 元乙 丙 橡 胶与 丁 腈橡 胶 极 性相 差 大， 导致 两 较
者之间的微观热力学相容性较差，因此本实验中的
拉伸强度是表征硫化橡胶抵抗拉伸破坏极限的能
NBR-2 配方选用 CPE 作为增容剂来改善两者之间的 力，是评价橡胶力学性能的重要指标之一。通过图 2
相容性，因其乙烯基含量较高，并且 CPE 与丁腈橡胶 可以看出，两种橡胶的拉伸强度在热氧老化过程中，
和三元乙丙橡胶均具有良好的相容性 [3] 。 出现了不同幅度的先上升后下降的现象，这是因为在
2.1 热氧老化作用下两种橡胶的硬度比较 老化初期，随着老化时间的延长，橡胶内部交联键的
硬度是指表征橡胶局部抗外力作用的能力，在橡 数量不断增加，从而使得交联密度增大，橡胶的拉伸
胶领域主要用于表征硫化胶发生小形变的性能 [4] 。图 强度也就出现了上升的趋势。在拉伸强度达到最大值
1 为不同热空气老化温度下两种橡胶的硬度变化曲线 后，由于交联点的不断增加，会导致橡胶抵抗外力的
图。
能力逐渐下降，同时，橡胶分子链可能由于高温作用
从图 1 中可以看出，两种橡胶的硬度随着老化时 的原因出现断裂，从而使得橡胶的拉伸强度出现了下
间的延长均呈现出上升的趋势，硫化橡胶逐渐失去了 降的趋势。
弹性，橡胶内部分子的交联占据主导地位。通过图 1
从图 2 中还可以发现，在 120 ℃老化温度下，
还可以看出，两种橡胶硬度变化曲线的斜率都随温度 NBR-2 的拉伸强度一直在升高，并没有出现下降的
的升高而逐渐增大，并且在老化初期，硬度值增加迅 趋势，而在 110 ℃的老化温度下，NBR-1 达到拉伸
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