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丙烯酸酯橡胶的性能研究
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丙烯酸酯橡胶的性能和应用
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丙烯酸酯橡胶图片以为主要单体经共聚而成的一种，具有耐高温、耐油、抗臭氧和耐紫外线辐照等特殊性能，是一种耐热、耐油的特种橡胶。主要用作汽车和机车的各种耐热耐油密封圈、衬垫和油封。 　　沿革&　1912年，德国人O.勒姆首次研究了聚丙烯酸酯的。1944年，美国的C.H.费希尔等开发了丙烯酸乙酯同2-氯共聚橡胶，1948年，固特里奇化学公司将该产品工业化。1952年，美国单体公司开始生产丙烯酸丁酯与共聚的丙烯酸酯橡胶。1955年，日本东亚合成化学工业公司也生产了丙烯酸丁酯－丙烯腈共聚橡胶。为克服这种橡胶的低强度和低温性能差等缺点，1975年美国开发成功丙烯酸酯- α- 烯烃共聚橡胶,其典型代表是丙烯酸乙酯-乙烯无规共聚物和其后的丙烯酸乙酯-乙烯交替共聚橡胶。据悉,它们可在－40～175℃的燃料油环境中长期使用。 　　随着汽车工业的迅速发展，丙烯酸酯橡胶产量迅速增长。1963年世界产量为t,1984年产量已增至7～8kt。 　　分类&　可按合成路线分两类。一类是橡胶，其主要品种有丙烯酸丁酯-丙烯腈共聚物，丙烯酸乙酯-丙烯酸丁酯－第三单体（如氯代醋酸乙烯酯等）三元共聚物,如高温胶和等，有良好的耐热、耐油性,但强度低（抗张强度约 15MPa）、低温性能差（玻璃化温度Tg为-15～-28℃）；另一类是丙烯酸酯与 的橡胶，产品强度高、低温性能好(Tg为38℃)。 　　生产方法&　有两种方法：①乳液法。采用阴离子型和非离子型混合乳化剂（如十二烷基硫酸钠和烷氧基聚环氧乙烷），在水介质中将丙烯酸酯(包括乙酯和丁酯)或丙烯腈等乳化，并用水溶性引发剂引发聚合。胶乳经凝聚、 洗涤、 干燥等工序即得干胶。生胶的【η】为 4～6。②溶液法。以卤代烃（如二氯甲烷）作溶剂，偶氮化合物作引发剂，以路易斯酸作络合剂，在约1MPa下使丙烯酸酯与α－烯烃（如乙烯）进行交替共聚，胶液经凝聚、回收溶剂后，即得交替共聚橡胶。若采用过氧化物如过氧化三甲基作引发剂,于约180MPa下使丙烯酸乙酯与乙烯共聚,则所得橡胶为无规共聚物。交替共聚橡胶和无规共聚橡胶均有批量生产。溶液法的生产成本较高，工艺也较复杂，故大部分丙烯酸酯橡胶采用乳液法生产。
配图/丙烯酸酯橡胶
相关连接/丙烯酸酯橡胶
　生产商：　丙烯酸酯橡胶（ACM）生产与消费主要集中在欧美日等发达国家和地区，其中以日本生产企业最多、牌号最全。我国从60年代中期开始研制生产ACM，主要以乳聚法为主。先后有北京化工大学、北京化工研究院、四川大学、沈阳和咸阳橡胶制品研究所等单位进行研究与开发。目前国内ACM的主要生产企业 常州海霸（AR系列）产能和技术力量最强，不仅生产生胶还做丙烯酸酯橡胶混炼胶，安徽时代科技投资发展有限公司辐化分公司（原科大辐化，KDR系列）目前在小试状态市场上见的不多、成都青龙丙烯酸酯橡胶厂（青龙牌AR系列）历史比较悠久、核工业部建峰化工总厂（JF系列）历史最悠久的丙烯酸酯橡胶企业、成都波尼门（PA系列）、广汉金鑫（AR系列）以及九江世龙（AR系列）新兴企业，只做生胶等，总产能在2000t/a左右。
丙烯酸酯橡胶的分类 活性氯型丙烯酸酯橡胶
国内常州海霸 AR-81 AR-82 AR-83 AR-84国内遂宁青龙 AR100 AR200 AR300 AR400 国内波尼门 PA 国内建峰化工 AR96 AR95 AR91 AR98 国内金鑫化工 AR100 AR200 AR300 AR400 日本东亚油漆 AR801 AR825 AR840 AR860 日本瑞翁 AR71 AR72/72LS/ 72HF AR74 环氧型丙烯酸酯橡胶 国内海霸橡胶 AR61 AR62 AR63 日本合成橡胶 AREX120 AEX220 AREX320 日本油封 PA301/302k PA303/312 日本瑞翁 AR31/51 AR32/42W/53L AR54 东亚油漆 AR740 AR760 二烯类丙烯酸酯橡胶 日本油封公司 RV2520 RV2540 RV2560 日本合成橡胶 AREX100/103 羧基型 美国杜邦 VAMAC220 日本住友化学 （E-MA-GMA） 美国3F 含氟丙烯酸酯橡胶 双交联型丙烯酸酯橡胶
丙烯酸酯橡胶应用领域： 丙烯酸酯橡胶的应用领域比较特殊，基本是在耐高温耐热油的环境中使用。在目前的传统行业里，主要还是在汽车和机械行业中使用。 主要的功能是起到密封和介质的作用 。在汽车和机械行业中的使用，特点就是单个的客户和单个的产品品种的使用量不是十分的巨大（和丁腈等普通橡胶相比较而言）。目前，国际上正在对丙烯酸酯橡胶新的应用领域进行探索，并且已取得了很大的进展。国内市场，已有将丙烯酸酯橡胶用于非传统行业产品的趋势。列如在电线电缆中的使用。 传统行业中，丙烯酸酯橡胶主要在以下几个方面使用的较多： 垫片： 摇杆盖垫片 油盘垫片 进气歧管垫片 同步齿轮箱盖垫片 油管： 马达油冷管 ATF冷却管 喷射控制管 动力方向盘软管 空气管： 涡轮中冷器管 通风管 轴封： （油封） 轴承密封 O形环 填料密封： 密封套 ，索环、密封帽、其它小零件&&&
共混开发成为未来发展趋势：由于汽车速度提高导致发动机室温升高，汽车配件的环境温度通常要达到150℃甚至180℃以上，因此如何获得能够长期在更高温度环境中使用的ACM生胶成为产业关注的焦点。为了突出或改善ACM的加工性能，近年来对ACM进行改性或选用ACM对其他弹性体改性已成为加工应用的研究热点之一。 丙烯酸酯类热塑性弹性体（AC-TPE） 将含有柔性丙烯酸酯链段作弹性相用于合成热塑性弹性体，AC-TPE已成为汽车用高温耐油的重要品种。美国瑞翁公司推出的ACM/ PA TPV（全动态硫化共混型热塑性弹性体）是ACM 应用的新拓展，国内尚无相关报道。 　　ACM/硅橡胶共混　硅橡胶具有优良的耐高、低温性能，但其耐油性不佳，与“冷脆热粘”的ACM共混，可以显著提高ACM的耐热性和耐寒性，获得耐高、低温和耐油性之间的平衡。值得注意的是ACM为强极性橡胶，而硅橡胶为弱极性橡胶，因此要解决共混胶相容性差、硫化速度慢的问题，还需要对两相界面性质进行深入研究。 　　ACM/氟橡胶（FKM）共混　 FKM具有优异的耐高温、耐油性能，可以在250℃下长期使用，但其耐发动机油性能不如ACM，且成本远远高于ACM。ACM/FKM共混则可以克服各自缺点，国内外研究使用FKM与ACM高温胶共混硫化，可以明显改善FKM的加工性能，并降低其生产成本，得到新型的耐热、耐油的材料。 　　ACM /NBR共混　　与NBR共混可以提高ACM的耐油性、耐热性和耐臭氧性，同时共混产品具有较好的加工性能。 　　国内关于ACM共混的研究报道较多，但均未形成商业化产品。一方面是由于国内ACM的生产商缺少相应的科研投入，没有实际的生产经验，缺少对客户的技术支持；另一方面，国产ACM替代进口产品主要是为了降低成本，零部件制造商在材料试用阶段未仔细考虑其产品与进口产品之间的差异，套搬工艺配方，往往导致开发工作半途而废。
丙烯酸酯橡胶的特性 丙烯酸酯橡胶结构的饱和性以及带有极性酯基侧链决定了它的主要应用性质，即耐热氧老化性能和耐油性能优异，而耐寒、耐水、耐溶剂性能差。 一、耐热氧老化和耐油性能 丙烯酸酯橡胶主链由饱和烃组成，且有羧基，比主链上带有双键的二烯烃橡胶稳定，特别是耐热氧老化性能好，比丁腈橡胶使用温度可高出30-60℃，最高使用温度为180℃，断续或短时间使用可达200℃左右，在150℃热空气中老化数年无明显变化。几种橡胶经8小时老化，拉伸强度降低25%的温度（碳黑配合）对比如下： 硅橡胶： 279℃ 丁苯橡胶：134℃ 丙烯酸酯橡胶： 218℃ 天然橡胶： 102℃ 氯丁橡胶： 155℃ 丙烯酸酯橡胶的热老化行为既不同于热降解性，又不同于热硬化型，而介于两者之间，即在热空气中老化，橡胶的拉伸强度和扯断伸长率先是降低，然后拉伸强度升高，逐渐变硬变脆而老化。由于大分子主链稳定，想比之下侧链热稳定性较差，导致橡胶在高温下承受伸长或压缩变形时，应力松弛和变形现象显著，尽管一些新型丙烯酸酯橡胶对这一性能作了较大地改进，但对于那些要求在高温下承受较大拉伸或在压缩状态下使用的制品，丙烯酸酯橡胶不算十分适合的。 不同品种丙烯酸酯橡胶耐热氧老化性能，因所含交联单体活性及所用交联剂品种不同而有所差异，以含氯多胺交联型最好，皂交联型最差。但这些差别并未使它们在耐热等级上拉开。 丙烯酸酯橡胶的极性酯基侧链，使其溶解度参数与多种油。特别是矿物油相差甚远，因而表现出良好的耐油性，这是丙烯酸酯橡胶的重要特性。室温下其耐油性能大体上与中高丙烯腈含量的丁腈胶相近，优于氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯，硅橡胶。但在热油中，其性能远优于丁腈橡胶，见表1。丙烯酸酯橡胶长期浸渍在热油中，因臭氧、氧被遮蔽，因而性能比在热空气中更为稳定。可以建立这样一个概念，在低于150℃温度的油中，丙烯酸酯橡胶具有近似氟橡胶的耐油性能；在更高温度的油中，仅次于氟橡胶，此外，耐动物油、合成润滑油、硅酸酯类液压油性能良好。
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