丁晴橡胶高压胶管的配方研究

丁晴橡胶高压胶管的配方研究 毕业设计报告论文报告论文题目:丁晴橡胶高压胶管的配方研究作者所在系部: 材 料 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 系作者所在专业: 高分子 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 应用技术作者所在班级: 07842作 者 姓 名 : 吴金宝作 者 学 号 : 20073084211指导教师姓名: 孙艳荣完 成 时 间 : 2010 年 6 月 9 日 北华航天工业学院教务处制 丁晴橡胶高压胶管的配方研究 丁晴橡胶高 压胶管的配方研究摘要:从胶料的选取、硫化体系、防老剂、补强续充剂、增塑剂 的选择以及硫化工艺等方面对丁腈橡胶的耐热老化性能、拉伸强度、永久压缩变形、 耐屈挠性能进行了探讨认为通过合适的配合可以提高丁精橡胶的性能，使丁腈胶更 能适合高压胶管的使用 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 。关键词:丁腈橡胶硫化体系热老化 高压胶管 防老剂 耐屈挠性能 丁晴橡胶高压胶管的配方研究 目录第一章 文献综 述 ............................................................................................................................4 1.1 前 言 ................................................................................................................................4 1. 2NBR 的应用现 状 ...............................................................................................................5第二章 NBR 配方结构论述与实验 .................................................................................................6 2.1NBR 的配合加工技 术 .........................................................................................................6 2.1.1 分子结 构 ...............................................................................................................7 2.1.2 基本性 质 ...............................................................................................................7 2.2 分子结构 对性能的影响 ...................................................................................................8 2.3 硫化 体系 ...........................................................................................................................8 2.3.1 硫黄硫化体系 .......................................................................................................9 2.3.2 过氧化物硫化体系 .............................................................................................10 2.4 防 护体系 ...................................................................................................................... 11 2.5 补强填充体系 ................................................................................................................. 11 2.6 其它加工助 剂 ................................................................................................................12 2.7 NBR 的 加工 .....................................................................................................................12 2.7.1 塑炼 ..................................................................................................................12 2.7.2 混 炼 .....................................................................................................................13 2.7.2.1 开炼机混炼 .............................................................................................13 2.7.2.2 密炼 机混炼 .............................................................................................14 2.7.3 挤 出 ..................................................................................................................14 2.7.4 硫 化 .....................................................................................................................17第三章 NBR 与其他材料的并 用 ...................................................................................................19 3.1 NBR 与 PVC 并用的方法 .................................................................................................20 3.2 NBR/PVC 并用胶的性 能 ...............................................................................................21 3.3 NBR 与 NR 并 用 ...............................................................................................................22第四章 NBR 的实验配方与特种 NBR 橡胶 ...................................................................................22 4.1NBR 的实验配 方 ...............................................................................................................22 4.2 特种丁腈橡胶 ................................................................................................................24 4.2.1 羧基丁腈橡胶 ..................................................................................................24 4.2.2 氢化丁腈橡胶 .....................................................................................................26第五章结论 ....................................................................................................................................29致 谢 .......................................................................................................................................... 31参考文 献 ........................................................................................................................................3 2 丁晴橡胶高压胶管的配方研究 第一章 文献综述1.1 前言 高压胶管生产简介:混炼机按配方混炼出内层胶、中层胶和外层胶;用挤出机挤出内层胶管，包覆在涂了脱模剂的软芯或硬芯上;压延机压成中层胶薄片，加隔离剂收卷并按工艺要求裁成规定宽度;将含管芯内层胶管在缠绕机或编织机上缠绕上镀铜钢丝或镀铜钢丝绳，同时在缠绕机或编织机将中层胶薄片同步缠绕在每两层镀铜钢丝或镀铜钢丝绳间，缠绕钢丝起头和结尾处绑扎(有些早期缠绕机需预先将镀铜钢丝进行预应力定型处理);再次在挤出机上包覆上外层胶，然后再包缠铅或布硫化保护层;通过硫化罐或盐浴硫化;最后拆去硫化保护层，抽出管芯，扣压上管接头，抽样打压检验。 总之，制造高压胶管使用设备多、原料种类多，生产工艺复杂。但近年来以塑料或热塑性弹性体为主要原料的液压油管生产工艺可适当简化，但原料价高，仍以橡胶原料为主。由于高压胶管的介质多为复合矿物油，所以橡胶通常选用 NBR高压胶管的工作环境通常在油、高压、脉冲的条件下，所以配方设计是应特别注意胶质力学强度和耐屈挠、耐油溶胀性能的提升。在特殊的条件下对温度还有要求，还要考虑耐高、低温的橡胶配方。 丁晴橡胶高压胶管的配方研究1. 2NBR 的应用现状 丁腈橡胶因分子中带有极性腈基而具有优越的耐油、耐溶剂性能。目前国外已经相继开发成功了上千种不同牌号的丁腈橡胶产品应用领域逐渐由单一的耐油用途向低温、耐磨、改性树脂等用途发展。国内丁腈橡胶生产技术落后于世界先进水平产品牌号单一缺乏市场竞争力。近几年国内通过引进技术来解决这个问题由完全依赖进口向引进技术组织生产和自行开发特殊用途新产品的方向发展。因而对我国丁腈橡胶产品进行市场定位具有重要的意义。 (1)产需状况，1999 年世界丁腈橡胶的生产能力超过 600kt/a其中美国、日本、俄罗斯、德国和法国的生产能力达到了 436 kt/a占世界总生产能力的 2/3。世界丁腈橡胶的实际产量呈增长趋势。1999年世界丁腈橡胶 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 观需求量为 350 kt近三年来保持微弱上升态势据 1999 年第 6 期《Rubber World》的预测:2003 年世界丁腈橡胶需求量可达到 375 kt。 2产品结构、消费结构和生产技术通用型丁腈橡胶在整个丁腈橡胶应用领域中占很大比例近年来世界各国相继开发成功了高饱和丁腈橡胶、三组分共聚改性体、含羧基丁腈橡胶、预交联丁腈橡胶等新产品开拓了丁腈橡胶。应用领域。全世界橡胶工业、石棉制品和制鞋业分占了丁腈橡胶 90的消费量其他特殊用途所占比例较少但特殊用途的消费量所占比例呈逐年上升趋势。低温聚合的丁腈橡胶在加工性能上优于高温聚合的丁腈橡胶日本瑞翁公司在低温聚合技术方面因自动化程度高、产品品种齐全、质量稳定等在国际上处于先进 丁晴橡胶高压胶管的配方研究水平。我国丁腈橡胶工业存在的问题世界丁腈橡胶消费量达到 350kt/a。我国消费量为 31 kt/a远远低于美国和日本。国 产丁腈橡胶品种牌号太少不能满足多种用途在新产品开发方面我国也未能赶上新形势的需求还有很多品种没有开发研究。50的丁腈橡胶应用在耐油胶管和传输带上技术含量高的丁腈橡胶加工行业在我国仍是空白这也限制了特殊专用料的研制和生产 第二章 NBR 配方结构论述与实验2.1NBR 的配合加工技术 NBR 的总产量虽不大但品种繁多牌号复杂。牌号主要反映 NBR的制造方法、丙烯腈质量分数、门尼粘度以及其它一些特性。根据工艺性能和应用范围分类 NBR 可分为通用型和特殊型。通用型 NBR 主要是指丁二烯和丙烯腈的二元共聚物此类橡胶包括硬 NBR 和软 NBR以及低转化率、低粘度的软 NBR另外还有一种对金属腐蚀性低的 NBR。特殊型 NBR 主要包括引进第三单体的三元共聚橡胶如具有高强度的羧基丁腈橡胶以及含有部分交联结构的 NBR同时也包括 NBR 与树脂的共混物以及粉末 NBR 和液体 NBR 等。 根据丙烯腈的质量分数分类丙烯腈质量分数是影响 NBR 性能的重要指标依其不同可分为: 极高丙烯腈 NBR 丙烯腈质量分数 0.43 以上 高丙烯腈 NBR 丙烯腈质量分数 0.360.42 中高丙烯腈 NBR 丙烯腈质量分数 0.310.35 中丙烯腈 NBR 丙烯腈质量分数 0.250.30 低丙烯腈 NBR 丙烯腈质量分数 0.24 以下在 NBR 聚合过程中丁二烯的加成方式共有 3 种:顺式-14 加成反式 丁晴橡胶高压胶管的配方研究-14 加成和 12 加成。2.1.1 分子结构 通用型 NBR 的分子结构包括共聚物组成 用丙烯腈质量分数表示、组成分布、相对分子质量分布、支化度、凝胶质量分数、丁二 表烯链段的微观结构以及链段分布等。 1 所示为中高丙烯腈 NBR 的分子结构。2.1.2 基本性质 NBR 的基本性质见表 2 丁晴橡胶高压胶管的配方研究2.2 分子结构对性能的影响 NBR 分子结构对性能的影响如表 3 所示。2.3 硫化体系 丁晴橡胶高压胶管的配方研究 NBR 主要采用硫黄或含硫化合物作硫化剂也可用过氧化物或树脂等硫化。由于 NBR 制品一般要求永久变形小因此多采用较少的硫黄与含硫化合物并用或单用含硫化合物无硫硫化体系作硫化剂。2.3.1 硫黄硫化体系 硫黄/促进剂体系是 NBR 最广泛使用的硫化体系。硫黄可使用粉末硫黄为避免喷霜也可使用不溶性硫黄。硫黄用量增大硫化胶定伸应力和硬度增大耐热性降低但耐油性有所提高耐寒性变化不大。一般硫化软质 NBR 时的硫黄用量为 1520 份丙烯腈质量分数较高的 NBR 可少用些。低硫配合可提高硫化胶的耐热性降低压缩永久变形及改善其它性能因此 NBR 常采用低硫05 份以下高促硫化体系。NBR 使用的促进剂主要是秋兰姆类和噻唑类促进剂其中使用秋兰姆类促进剂的硫化胶物性特别是压缩永久变形性较好而且加工安全故应用较普遍。此外还可使用次磺酰胺类促进剂。胺类和胍类促进剂常作为助促进剂使用。硫黄与不同促进剂并用具有不同的性能例如用硫黄与二硫化秋兰姆如促进剂 TMTDTEATRT并用采取低硫或无硫配合耐热性优异硫黄与促进剂 DM 或 CZ 并用胶料强伸性能好硫黄与一硫化秋兰姆如促进剂 TS并用胶料具有较低的压缩永久变形和最低的焦烧倾向采用高用量秋兰姆类与次磺酰胺类并用或秋兰姆类与噻唑类并用的低硫配方硫化胶的物理性能优异耐热性良好压缩永久变形小并且不易焦烧和喷霜因此硫化体系的配合必须结合产品性能慎重选用。为减小永久变形可采用少量硫黄与秋兰姆并 丁晴橡胶高压胶管的配方研究用但胶料的焦烧时间稍短。硫化活性剂常采用氧化锌和硬脂酸氧化锌在硫黄硫化和无硫硫化体系中的用量常在 1050 份之间硬脂酸的用量一般为 10 份。为提高 NBR 的耐热性最近出现了镉镁硫化体系即用含镉化合物/氧化镁作硫化剂其特点是耐热老化性和耐油性优异压缩永久变形小并且贮存稳定性好。 但由于使用氧化镉、二乙基二硫代氨基甲酸镉等镉化物需要注意毒性等问题。2.3.2 过氧化物硫化体系 NBR 常用的过氧化物硫化剂有过氧化二异丙苯DCP和过氧化铅等。交联剂 DCP 的用量一般为 1520 份特殊情况可用至 5 份。使用过氧化物硫化的 NBR 的特点是压缩永久变形小、耐热老化性能好、不易喷霜但热撕裂性能不好。加入少量硫黄可在一定程度上改进撕裂性能。采用 DCP 硫化时常配用助交联剂来提高交联程度如使用氰脲酸三烯丙酯、醌肟等用量为 15 份。采用过氧化铅硫化的 NBR低温性能好拉伸强度大但压缩永久变形大易焦烧采用过氧化铅硫化时可不使用氧化锌。加入 10 份硬脂酸有助于配合剂分散过氧化铅用量一般为 50 份。2.3.3 树脂硫化体系 采用树脂作硫化剂的硫化胶具有较好的耐热性但硫化速度慢需采用高温长时间硫化。常用的树脂为烷基酚醛树脂如在 NBR 中加入 40 份烷基酚醛树脂在 155?下硫化 2 h可获得性能良好的硫化胶。为提高树脂硫化反应的 丁晴橡胶高压胶管的配方研究2.4 防护体系 按照各种不同的老化因素在 NBR 中选用防老剂时可采取单用或并用的形式一般用量为 1520 份。在不喷霜和不影响物理性能的情况下用量可达 35 份。与 12 份石蜡并用可取得良好效果。一般说来污染型防老剂的防护效果较好但在白色或浅色制品中应注意选用非污染型防老剂。在耐油配方中应选用较难被抽出的防老剂或适当提高用量。用于耐热制品的防老剂有 RDBLED 等。抗臭氧效果较好的有防老剂 NBC也可用防老剂 4010NA或分别与石蜡并用。NBR 与 PVC 按 3?1 的比例并用抗臭氧效果最好耐疲劳防老剂有 H 和4010耐光老化的有防老剂 DBHQ 和 WSP 等。2.5 补强填充体系 NBR 是非结晶无定型聚合物本身强力低须补强后才有使用价值。各种炭黑对 NBR 的影响不同。粒径小的炭黑可提高 NBR 的拉伸强度、定伸应力、硬度及耐磨性但使胶料门尼粘度升高、弹性降低。高结构炭黑可减小挤出膨胀提高胶料门尼粘度和定伸应力。表面呈酸性的槽法炭黑会降低胶料的硫化速度减小定伸应力。一般槽法炭黑用量为 50 份高耐磨炭黑 5060 份半补强炉黑 60100 份。在白色和浅色制品中常用白炭黑和硬质陶土等作补强剂陶土有迟延硫化的作用可加三乙醇胺来提高硫化速度。云母和石墨可降低胶料透气 在性。 NBR 胶料中加适量的氧化镁可改进胶料的耐热老化性用量可达 100 份但易使胶料变硬增大操作困难。碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、滑石粉能改进加工性降低配方成本。石棉粉和云母粉也能提高胶料 丁晴橡胶高压胶管的配方研究的耐热性。补强填充剂的品种对 NBR 耐热老化性能影响较大一般说来配合炭黑的硫化胶耐热性较差配合氧化镁的硫化胶耐热性良好。补强填充剂的种类对耐油性的影响较小但用量对耐油性的影响却较大。2.6 其它加工助剂 由于 NBR 中腈基的影响使其加工工艺性能较差因而需加入软化及增塑剂以达到降低粘度、提高塑性、改善工艺性能和硫化胶某些物性的目的。常用的软化剂和增塑剂为各种酯类和醚类化合物。NBR常用的软化剂有古马隆树脂、氯化石蜡、煤焦油、醇酸树脂和液体NBR 等用量在 10 份左右。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯 DBP、邻苯二甲酸二辛酯DOP、癸二酸二辛酯DOS、磷酸三甲苯酯TCP等其特点是能增大胶料弹性降低其硬度并减小压缩永久变形但耐油性较差。当要求增塑剂为非抽出性时可使用高分子增塑剂如聚酯类增塑剂和非干性醇酸树脂等当要求耐寒性时可选用 DOS 和己二酸二辛酯DOA等或者将它们并用。增塑剂对胶料的物理性能有一定的影响因此要注意控制用量一般用量都在 1030 份。2.7 NBR 的加工2.7.1 塑炼 NBR 比 NR 韧性大塑性小而且塑炼生热大在高温100?以上下易产生凝胶影响以后的加工和使 用性能因此宜采取低温、小辊距、低容量的塑炼方法。开炼机塑炼时塑炼温度应控制在 30?左右辊筒速比控制在 1?1112塑炼 NBR 时每批的量应小于 NR辊 丁晴橡胶高压胶管的配方研究距应更小。塑炼过程中用爬架冷却装置进行冷却可以提高塑炼效果。为获得稳定的塑性最好采用分段塑炼同时可采取加入增塑剂的办法来加快塑炼。液体 NBR 是非抽出性增塑剂适量并用可改善 NBR 的加工性能和物理性能。丙烯腈质量分数高的 NBR塑炼时其塑性值增大较快。一般经塑炼的聚合物其相对分子质量分布较宽混炼加工性好胶料门尼粘度高挤出膨胀和压延收缩小。2.7.2 混炼 NBR 和其它橡胶一样可采用开炼机或密炼机进行混炼。软 NBR因门尼粘度低可直接进行混炼。如混炼温度过高则会产生凝胶影响胶料性能故应严格控制混炼温度。2.7.2.1 开炼机混炼 NBR 混炼比较困难不易包辊粉料分散困难胶料生热比较大因此需要低温混炼并注意加料顺序和容量。为了保证冷却效果冷却水温应保持在 10?左右混炼辊温应控制在 50?左右辊筒速比以 1?1112为宜混炼容量一般应比 NR 低具体需视生胶门尼粘度而定。在 NBR 中不易分散、溶解度较小的粉料 硫黄、氧化锌等在混炼时应首先加入否则会影响胶料物理性能。为保证硫黄分散均匀可把 NBR、硫黄和硬脂酸先做成母炼胶然后将炭黑和软化剂分批交替加入操作程序如下:1用小辊距、冷辊先将生胶块压软使之包辊2把辊距适当放大加硫黄薄通 23 次并割胶翻炼3加氧化锌、防老剂、硬脂酸 丁晴橡胶高压胶管的配方研究4缓慢加入 1/31/2 补强填充剂5加入剩下的补强填充剂增塑剂可同时加入左右交替割胶翻炼数次 6加促进剂或过氧化物等继续割胶翻炼待混炼均匀后薄通下片。上述混炼时间随橡胶、配合剂的种类、用量、辊筒转速等条件而变化一般为 2040min。 2.7.2.2 密炼机混炼 不管使用何种密炼机均需注意其冷却效果密炼机混炼时每批的装料量随胶料和配方不同而异一般相当于 NR 装料量的 6080。密炼机混炼操作程序如下:密炼机部分: 0 min 投胶开始混炼 05 min 加氧化锌、硬脂酸、防老剂及 1/2 补强剂 15 min 加剩下的补强剂、填充剂、增塑剂及除促进 剂外的其它配合剂 4 min 排胶开炼机部分: 0 min 加入上述母炼胶 1 min 加入促进剂、硫黄或过氧化物 2 min 排胶2.7.3 挤出 NBR 因生热大和粘性不足挤出时易产生焦烧或出现芯座痕迹等现象。如果挤出物表面粗糙或硫化后呈.