張頂峰 井瓊瓊 齊大翠 王彩君

(河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山 467001)

橡膠密封制品廣泛的應(yīng)用于汽車、建筑、宇航、電子、液壓等領(lǐng)域，隨著這些行業(yè)的快速發(fā)展，對橡膠密封制品的性能、質(zhì)量也有了更高的要求。橡膠成型技術(shù)有模壓成型、注壓成型和注射成型，傳統(tǒng)的模壓成型和注壓成型技術(shù)已很難滿足目前市場對高性能橡膠制品的需求。與其他工藝相比，注射成型技術(shù)具有以下優(yōu)點:成型的制品質(zhì)地密實、尺寸精確、物理化學(xué)性能好;自動化程度高、操作簡單、勞動強度低、生產(chǎn)效率高。注射成型技術(shù)因而得到人們的廣泛關(guān)注，發(fā)展迅速［1-4］。另一方面，高硬度的橡膠混煉膠粘度高，流動性差，成型制品易出現(xiàn)表面流痕、燒焦、欠膠等現(xiàn)象，不易注射［5-6］。徐衛(wèi)星等人從注射模具的設(shè)計、從橡膠注射機參數(shù)的調(diào)整以及對密封圈注射成型硫化條件的篩選等方面，制備了滿足性能要求的O形橡膠密封圈制品［7］。本文在此基礎(chǔ)上，由高硬度的三元乙丙混煉膠注射成型橡膠制品，研究了注射成型工藝對密封制品性能的影響。

1 實驗部分

1.1 原料與設(shè)備

三元乙丙混煉膠:陜西華興橡膠制品有限公司。

開煉機:XK-160，無錫潤興機械制造有限公司。

擠出機:XJ150，利拿式橡膠擠出機。

橡膠注射機:YL-V20F，佛山伊之密精密橡膠機械有限公司。

硫化儀:MDR100E，無錫蠡園電子化工設(shè)備廠。

烘干箱:RGH-9036A，無錫市蘇瑞試驗設(shè)備有限公司。

橡膠硬度計:GY-GS-HB，高鐵檢測儀器有限公司。

厚度計:HD-10，上?；C械四廠。

電子拉力機:AI-3000，高鐵檢測儀器有限公司。

1.2 試樣制備

1.2.1 材料制備

將三元乙丙橡膠的混煉膠放入開煉機上混煉5min，薄通3-5次，包輥，切割成條狀;將膠條放入擠出機內(nèi)，擠出圓條狀的樣條，剪至合適長度，備用。

1.2.2 硫化曲線測定

稱取6g～8g三元乙丙橡膠的混煉膠，放置在硫化儀內(nèi)部，設(shè)置溫度分別為165℃、170℃、175℃，時間為40min，按照實驗要求操作。試驗得到T90、T10值如表1。

表1 不同溫度三元乙丙橡膠硫化曲線的T90、T10

備注:T10:焦燒時間 T90為工藝正硫化時間

從表1可以看出，代表焦燒時間的T10分別為0'50″、1'2″、1'4″，175℃焦燒時間為 0'50″，時間較短，不易操作，不利于生產(chǎn)。T90為工藝正硫化時間，在正硫化階段中，膠料的物理機械性能保持最高值或略低于最高值，而正硫化時間是膠料達到正硫化所需要的最短硫化時間，膠料保持正硫化階段的時間越長，橡膠制品的物理性能越穩(wěn)定。因此，實際生產(chǎn)可根據(jù)T90時間設(shè)定制品的硫化時間。

1.2.3 試樣制備

根據(jù)在不同溫度下的硫化曲線T90顯示的時間，在注射機上設(shè)定不同溫度不同時間的硫化工藝，制備所需試樣。

1.3 性能測試

拉伸強度、扯斷伸長率測試按GB/T 528-2009測試;撕裂強度測試按GB/T 529-2008測試;硬度測試按GB/T 531-2008測試;硫化曲線測試按GB/T 9870.2-2008測試;壓縮永久變形測試按GB/T 7759-1996測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 力學(xué)性能

按照不同溫度不同時間的硫化工藝，注射拉伸試樣和撕裂試樣，做拉伸強度、扯斷伸長率以及撕裂強度試驗，結(jié)果見表2、表3和表4。

表2 溫度時間對拉伸強度的影響(MPa)

表3 溫度時間對扯斷伸長率的影響(%)

表4 溫度時間對撕裂強度的影響(kN/m)

從表2、表3、表4可以看出，溫度和時間對拉伸強度和撕裂強度的影響不大，相同時間內(nèi)，隨著溫度的升高，拉伸強度和撕裂強度變化較小，降低幅度小，扯斷伸長率則明顯降低。

圖1 不同硫化工藝下的扯斷伸長率變化趨勢圖

相同時間內(nèi)，隨著溫度的升高，膠料的硫化程度增加，分子鏈之間形成的交聯(lián)鍵數(shù)量增多，形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。交聯(lián)鍵的存在，使分子鏈滑移困難，扯斷伸長困難，故扯斷伸長率降低較多，變化趨勢如圖1所示，8min時降低了21%，9min時降低了28%，10min時降低了30%。

2．2 硬度、壓縮永久變形

按照不同溫度不同時間的硫化工藝，注射試樣，做硬度、壓縮永久變形的試驗，結(jié)果見表5、表6。

表5 溫度時間對硬度的影響(邵A)

表6 溫度時間對壓縮永久變形的影響

從表5可以看出，相同時間內(nèi)，隨著溫度的升高，膠料的硬度明顯增加，升高了4%。而相同溫度下，隨著時間的增加，硬度無明顯變化。溫度升高，促使膠料的進一步硫化，交聯(lián)鍵增多，硬度升高。

圖2 不同硫化工藝下的壓縮永久變形值變化趨勢圖

從表6可以看出，相同時間內(nèi)，隨著溫度的升高，膠料的壓縮永久變形值降低較多;而在同一溫度下，隨著時間的增加，壓縮永久變形值降低，圖2顯示了壓縮永久變形值變化的趨勢，8min時降低了49%，9min時降低了67%，10min時降低了53%。膠料在170℃的條件下壓縮永久變形值變化較小，膠料比較穩(wěn)定。隨著時間和溫度的升高，在硫化過程中，交聯(lián)鍵的增多，使得橡膠分子結(jié)構(gòu)中的雙鍵或活性官能團的數(shù)量逐漸減少，而且使橡膠分子鏈段的熱運動減弱，耐熱氧老化性能提高，在經(jīng)受100℃ ×70h的壓縮變形后，不可恢復(fù)的壓縮量小，壓縮永久變形值低，表現(xiàn)出良好的回彈性和抗變形能力。

3 結(jié)論

在不同溫度下的硫化曲線，175℃的焦燒時間過短，不易操作，不利于生產(chǎn)。

在不同溫度不同時間的硫化工藝下，相同時間內(nèi)，隨著溫度的升高，膠料的扯斷伸長率最多降低了30%，壓縮永久變形值最多降低了53%。而相同溫度時，隨著時間的增加，對膠料的拉伸強度、扯斷伸長率、硬度影響不明顯，而扯斷伸長率有升高也有降低。

膠料在170℃，9min時的拉伸強度、撕裂強度相對比較穩(wěn)定，在此硫化工藝條件下，膠料也表現(xiàn)了較高的扯斷伸長率和硬度，較低的壓縮永久變形值。

［1］呂柏源，李景新，劉彭振，宗殿瑞．橡膠螺桿旋轉(zhuǎn)注射成型技術(shù)及成型機的研究［J］．橡膠工業(yè)，200l，48(3):38—43．

［2］周曉琳．橡膠注射成型機的應(yīng)用及新進展［J］．特種橡膠制品．2007，22(5):46—51．

［3］呂柏源，孫凱，胡麗娟，范盈盈．縱論注射成型技術(shù)［J］．世界橡膠工業(yè)，2009，36(8):33—37．

［4］魏榮梅，嚴宏洲，張福智等．天然橡膠注射成型工藝研究［J］．特種橡膠制品，2011，32(4):34 －37．

［5］白好勝編譯．橡膠注射成型中的問題及對策［J］．世界橡膠工業(yè)，2006，33(2):27—31．

［6］于清溪．橡膠注射機現(xiàn)狀與展望［J］．橡塑技術(shù)與裝備，2006，32(11):5—11．

［7］徐衛(wèi)星，祁萬斌，王彩君．O形橡膠密封圈注射成型工藝研究［J］．河南科技，2012，7:66 －67．