耐不同有机溶剂橡胶密封材料的选择

摘要：通过比较几种常用橡胶密封材料在天那水，二甲苯和三氯乙烯中的体积变化和质量变化，得到各种橡胶在不同溶剂中的变化数据，据此选择可以用于多种有机溶剂密封的橡胶材料。

关键词：橡胶 溶剂 体积变化 质量变化

橡胶作为一种密封材料，有时需要用于一些特殊的场合，会接触到一些特殊的溶剂，例如天那水，三氯乙烯，二甲苯等溶解能力非常强，对橡胶材料破坏性很大的有机溶剂，这些溶剂的溶解能力各异，橡胶材料因各自不同的分子结构而有不同的抗溶剂能力，找到耐单一溶剂的橡胶密封材料比较容易，而要找到能同时抗耐几种溶剂的橡胶材料就比较困难。现有的一些技术资料对橡胶的抗溶剂能力的介绍都比较粗略，缺乏具体的实验数据，而且现在的新材料发展迅速，各种新牌号橡胶不断出现，也很有研究的必要。另外，现有的一些抗溶剂橡胶材料的研究大多限于胶辊行业，如陈褔林等研究了NBR/PVC共混物的抗溶剂性能[1]，而用于密封方面的研究就不多见，本文就探讨能耐多种有机溶剂的橡胶密封材料。

1.实验

1.1实验材料

FKM DS2602，DS246山东东岳产品，FKM G621 大金氟化工产品； EPDM KEP330韩国绵湖产品；ECO C-55 武汉有工厂产品。其余橡胶配合剂为一般市工业品。天那水，市售工业品；三氯乙烯，二甲苯，市售分析纯试剂。

1.2 实验设备与方法

XK-230*630开放式炼胶机，XLB-50T平板硫化机 广州飞力橡胶设备有限公司生产；HZ-7001A型无转子硫化仪，上海恒准仪器科技有限公司生产。DA－300M型橡胶密度计，东莞宏拓仪器有限公司生产。

将各种试验橡胶按各自试验配方制成硫化胶试块，硫化条件按T90+2min进行。分别浸泡于天那水，三氯乙烯和二甲苯中，经过规定时间，按GB/T1698《硫化橡胶和热塑性橡胶耐液体试验方法》中的方法测试材料的体积变化（ΔV）和质量变化（ΔM），据此来评定橡胶的耐溶剂能力。

2.结果与讨论

2.1 不同橡胶品种耐天那水的能力

天那水，英语thinner的音译，稀释之意，天那水的主要作用是把油墨、油漆稀释到便于加工的流动度，一般是由酯,酸,苯，酮类等有机溶剂混合而成的一种具有香蕉气味的无色透明液体，各种不同的天那水随牌号的不同而成份不同，广泛运用于玩具，工艺品，制漆，家具，印花，塑胶等行业[2]。是一种广泛使用的工业溶剂。

根据资料,将可能耐天那水比较好的几种橡胶材料按试验配方制成试块，浸泡于天那水中，放置于室温下，经6小时后取出，立即称量，比较它们的体积变化和质量变化。试验结果见表1.

将试验结果比较如图1 ：

结果表明，不同品种的橡胶在天那水中的体积变化和质量变化很不相同。ECO C-55的体积变化高达95.17%，而FKM621的体积变化仅为12.14%，乙丙橡胶KEP330的体积变化是12.90%。一般而言，橡胶耐溶剂的能力遵循“相似相溶”的原则，极性橡胶耐非极性溶剂比较好，而非极性橡胶耐极性溶剂的性能比较好，但是，极性的FKM和非极性的EPDM的体积变化和质量变化都比较小，说明天那水对它们的溶解能力都很小，这是因为天那水是一种混合溶剂，并非一种单一极性的溶液，仅用“相似相溶”的原理不能得到很好的解释。

需要说明的是，不同品种FKM的耐天那水能力也有不同，普通的2602型FKM的ΔM和ΔV分别是20.57%和42.84%，而四丙氟橡胶的ΔM和ΔV分别是17.58%和32.09%，而氟含量更高的三元聚合的G621，所得的ΔM和ΔV进一步降低至6.13%和12.14%。

值得一提的是，价廉易得的EPDM的ΔM是11.98%ΔV是12.90%，也处于很低的水平，甚至比一些牌号的氟胶表现更好，是耐天那水材料的一个很好选择。

2.2 不同橡胶品种耐二甲苯的能力

二甲苯，分子式为C8H10，为无色透明液体，是苯环上两个氢被甲基取代的产物，存在邻、间、对三种异构体，在工业上，二甲苯即指上述异构体的混合物。二甲苯具特臭、易燃，与乙醇、氯仿或乙醚能任意混合，在水中不溶。因为溶解能力很强，可直接加入天然橡胶、合成橡胶中做溶剂，也作橡胶胶粘剂的溶剂和氯化橡胶的溶剂；与苯并用时可作高耐油橡胶的溶剂[3]。

把耐天那水试验比较好的几种橡胶材料继续进行耐二甲苯试验，将橡胶试块放入二甲苯溶液中，于室温下浸泡2小时后取出，立即称量，计算试验胶料的体积变化率和质量变化率，结果如表2：

从试验结果可知，各种牌号的氟胶都表现出很好的耐二甲苯能力，质量变化率和体积变化率都小于1%，三种参与试验的氟胶品种的溶胀都非常小。而在天那水中有良好表现的乙丙橡胶的质量变化和体积变化都分别达到28.57%和33.49%，这说明非极性橡胶EP在二甲苯中会有轻微的溶胀，从二甲苯分子结构上来说，三种同分异构体中只有对二甲苯分子结构对称性好，是非极性，而邻二甲苯和间二甲苯的分子结构不对称，是极性分子，然而强极性的FKM对二甲苯仍具有很好的抗耐性。这说明，仅从材料的分子极性来分析，以“相似相溶”的原理来推测某种橡胶材料是否具备抗耐某种溶剂的能力，还不能得到满意的结果。另外，工业生产使用的溶剂一般是工业级溶剂，成份复杂，纯度也没有保证，对橡胶材料的影响也不相同，在实际生产中进行实际的溶胀试验是必要的。

2.3 不同橡胶品种耐三氯乙烯的能力

三氯乙烯也是一种优良的溶剂，常用作金属表面处理剂，电镀、上漆前的清洁剂，金属脱脂剂和脂肪、油、石蜡的萃取剂，多用于有机合成、农药的生产。

将耐二甲苯试验中表现比较好的几种橡胶按试验配方制成试块，浸泡于三氯乙烯中，于室温下浸泡2小时后取出，立即称量，计算试验胶料的体积变化率和质量变化率，。试验结果见表3。

从实验结果可知，普通的氟胶品种在三氯乙烯中的体积变化和质量变化都大于三元氟胶品种，参与试验的东岳FKM246和大金G621两种三元氟胶在三氯乙烯中的都小于1%，是理想的密封材料。

3.结语

如果要求耐天那水，EPDM是很实用的选择。要求耐二甲苯，可以考虑使用二元氟胶如DS2602和三元的氟橡胶如G621；要求耐三氯乙烯，可以选用三元氟胶DS246和G621,体积变化与质量变化都很小，是很适用的密封材料。

注释：

[1] 陈褔林等，NBR/PVC共混物耐溶剂性能的研究[J] 《橡胶工业》2000，47：652

[2] 丁欣梅等，气相色谱/质谱法测定天那水的有机组分的研究【N】 《科技创新导报》2010，18：4

[3] 王梦蛟，龚怀耀等.橡胶工业手册第二分册【M】.北京：化学工业出版社 ，1989：429