丙烯酸酯橡胶专业介绍

发布时间:2020-12-17 14:06:24 阅读次数:117

丙烯酸酯橡胶具有耐热油(矿物油,润滑油和燃料油),特别是在高温下的耐油稳定性能,一般可达175℃,间隙使用或短时间可耐温200℃。它的缺点是耐寒性差。因此在非寒冷地区适合制作耐高温油的油封,但不适合作高温下受拉伸或压缩应力的密封制品。
丙烯酸酯橡胶(以下简称ACM)是以丙烯酸酯为主单体经共聚而得的弹性体,其主链为饱和碳链,侧基为极性酯基。由于特殊结构赋予其许多优异的特点,如:耐热、耐老化、耐油、耐臭氧、抗紫外线等,力学性能和加工性能优于氟橡胶和硅橡胶,其耐热、耐老化性和耐油性优于丁腈橡胶。ACM被广泛应用于各种高温、耐油环境中,成为近年来汽车工业着重开发推广的一种密封材料,特别是用于汽车的耐高温油封、曲轴、阀杆、汽缸垫、液压输油管等,目前国内需求几乎全部依赖进口。
一、 合成与加工
1 ACM的合成方法,ACM的合成常见的方法有三种:
1)溶聚法
该法是用乙烯-丙烯酸酯在BF3存在下,以卤代烃作溶剂,形成乙烯-丙烯酸酯共聚物,目前美国杜邦公司和日本住友化学多采用高温、高压的溶聚法生产。
2)悬浮聚合法
以乙烯-丙烯酸酯-醋酸乙烯酯为单体经过悬浮聚合法合成,该法目前应用较少。
3)乳液聚合法
该法是目前生产ACM主要方法,主要由于该工艺设备简单,易于实施;另外一方面ACM目前主要用于高温耐油密封制品,不要求有过高的低温屈挠性能,如果期望低温耐油性能,可以通过低温耐油单体的分子内增塑来实现。乳聚法合成ACM体系中,乳化体系和用量将影响聚合过程中的稳定性、最终转化率、分子量分布、生胶加工性能甚至硫化胶的物性,因此要加入许多助剂,如:乳化剂、引发剂、分子量调节剂和凝聚剂等。一般选用阴离子或阴离子和非离子复合型乳化剂如十二烷基磺酸钠;油溶性引发剂异丙苯过氧化氢,水溶性引发剂过硫酸盐、过氧化氢和叔丁基过氧化氢等;选用叔十二烷基硫醇或二硫化烷基黄原酸酯做分子量调节剂等。聚合温度一般在50~100℃,可以通过冷凝回流或逐渐添加单体的方式除去聚合热,以控制聚合速度,减少单位时间发热量。乳液聚合从水中分离出聚合物需要增加盐析工序,因此需要添加盐析剂,一般选用NaCl、CaCl2等盐类,也可选用HCl、H2SO2等酸类,工业上常选用CaCl2作盐析剂。盐析时候可用聚丙烯酸钠、聚乙烯醇等作保护剂,以防止胶粒粘结成团,盐析后可用氢氧化钠溶液从胶中洗提出乳化剂,使得生胶易于硫化。另外乳聚法ACM的干燥方式,不同公司也会选用不同方式,如美国氰特公司、日本瑞翁公司采用挤出干燥工艺,日本东亚油漆公司则为烘干产品。
2、 ACM的加工
ACM加工主要是选用合适的硫化单体和一些助剂,以改善和保持ACM的优异性能。除上述介绍的硫化点单体外,硫化体系选择非常重要,由于合成ACM时选用硫化点单体不同而需要不同的硫化体系进行交联,适当的硫化体系是保证胶料充分硫化的前提条件。目前在国内市场上销售的ACM大部分是活性氯型产品,环氧型产品很少。
二、 性能与组成
ACM的共聚单体可分为主单体、低温耐油单体和硫化点单体等三类单体。
1)低温耐油单体
低温耐油单体,传统的采用丙烯酸烷氧醚酯参与共聚,得到ACM耐寒温度为-30℃以下;尔后工业生产中又选用丙烯酸甲氧乙酯为共聚单体生产耐寒型ACM,进一步降低使用温度。近年来国外专利报道使用丙烯酸聚乙二醇甲氧基酯、顺丁烯二酸二甲氧基乙酯等作为低温耐油单体效果更好。另外杜邦公司采用乙烯与丙烯酸甲酯溶液共聚,将乙烯引入聚合物主链,可以明显提高产品低温屈挠性等。
2)硫化点单体
硫化点单体,为了使ACM方便硫化处理,因此还必须加入一定量的硫化点单体参与共聚,一般硫化点单体的含量小于 5%,硫化点单体按反应活性点可分为含氯型、环氧型、羧基型和双键型等。其中目前工业化应用的主要有含氯型的氯乙酸乙烯酯、环氧型甲基丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油酯、双键型的3-甲基-2-丁烯酯、羧酸型的顺丁烯二酸单酯或衣糠酸单酯,另外还有专利报道采用乙酰乙酸烯丙酯等。
3)主单体,常用的主单体有丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸-2-乙基己酯等;随着侧酯基碳数增加,耐寒度增加,但是耐油性变差,为了保持ACM良好耐油性,并改善其低温性能,便合成一些带有极性基的低温耐油单体。


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