一、丙烯酸酯橡胶
丙烯酸酯橡胶（代号：ACM）因具有优异的耐油、耐热、耐臭氧、抗紫外线等性能，从60年代末期随高速汽车的发展而在美、日等先进工业国家获得较为广泛的应用。近年，随着我国汽车工业、摩托车工业、电力工业的快速发展，以及进口车辆和机具的增多，对ACM的需求已越来越大。
据国家机械工业局规划发展司报道，在我国生产的汽车需用ACM的车种为12个，电力行业现也已经逐步使用ACM作变压器的密封件，代替耐候性能不佳的丁睛胶，以提高使用寿命。现在国内的电网改造给ACM提供了较大的市场，使得ACM的应服快速增长。很多行业已逐步采用ACM取代丁睛胶以提高制品的性能，或代替价格昂贵的氟橡胶以降低成本，或与氟橡胶等并用以改善加工性能。
二、ACM的性能特点
1、耐热性能
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(炭黑配合)对比如下：
硅橡胶 279℃、丙烯酸酯橡胶 218℃、氯丁橡胶 155℃、丁苯橡胶 134℃、天然橡胶 102℃
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，相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。
2、耐油性能
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。
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。但是丙烯酸酯橡胶不适合在烷烃类及芳香烃类油中应用。
近年来，极压型润滑油应用范围不断扩大，即在润滑油中添加 5~20％以氯，硫、磷化合物为主的极压剂的油中，当温度超过 110℃时，即发生显著的硬化与变脆；此外，硫、氯、磷化合物还会引起橡胶解聚，影响使用。丙烯酸酯橡胶对含极压剂的各种油十分稳定，使用温度可达 150℃，间断使用温度可更高些，这是丙烯酸酯橡胶最重要的特征。
应当指出，丙烯酸酯橡胶耐芳烃油性较差，也不适于在与磷酸酯型液压油、非石油基制动油接触的场合使用。
3、耐寒、耐水、耐化学药品性能
丙烯酸酯橡胶的酯基侧链损害了低温性能，标准的含氯多胺交联型与不含氯多胺交联型橡胶的脆化温度分别为-12℃及-24℃。经努力，一些新型丙烯酸酯橡胶的耐寒性能有了较大改进，但仍只有-40℃左右，劣于一股合成橡胶，成为应用上的主要问题。
由于酯基易于水解，使丙烯酸酯橡胶在水中的膨胀大， BA 型橡胶在 100℃沸水中经 72小时后增重 15~25％，体积膨胀 17~27％，耐蒸汽性能更差。
另外，它在芳香族溶剂、醇、酮，酯以及有机氯等极性较强的溶剂和无机盐类水溶液中膨胀显著，在酸碱中不稳定。
4、物理机械性能
丙烯酸酯橡胶具有非结晶性，自身强度低，经补强后拉伸强度最高可达 12.8~17．3MPa/(130~180kgf／cm2)，低于一般通用橡胶，但高于硅橡胶等。温度对丙烯酸酯橡胶的影响与一般合成橡胶相同，在高温下强度下降是不可避免的，但弹性显著上升，这是一特点，对于作密封圈及在其它动态条件下使用的配件非常有利。在 150℃下丙烯酸酯橡胶的许多物理机械性能，如拉伸强度、扯断伸长率、弹性等均显示了与硅橡胶大体相同的水平。
丙烯酸酯橡胶的应力松弛、蠕变及阻尼特性等随负荷作用时间的不同而明显地变化，因此可以说丙烯酸酯橡胶是一种物理机械性能对时间或速度依赖性较大的合成橡胶。
5、其它性能
丙烯酸酯橡胶的稳定性还表现在对臭氧有很好的抵抗能力，抗紫外线变色性也很好，可着色范围宽广，适于作浅色涂覆材料，此外还有优良的耐候老化、耐曲挠和割口增长，耐透气性，但电性能较差。
三、丙烯酸酯橡胶的配合技术
目前，国内所用ACM胶料有国外不同厂家的进口产品，也有国内厂家生产的产品。ACM的配合、加工具有特殊性，各厂家生产的ACM具有不同的配合、加工要求，给ACM的推广应用造成一定难度。
解决好配合加工中的技术问题成为当前一项迫切任务。为此，我们将收集到的用户在实际应用中所遇到的配合技术问题进行分析探讨，供配合加工参考。
1）丙烯酸酯橡胶油封胶料配合中存在的问题
（一）配合的胶料性能不稳定。油封一般都使用在动态工况下，并与所密封的介质如油类直接接触，所以要求油封胶料要具有良好的耐油性、耐磨性和较小的磨擦系数。混炼胶各批胶料间性能存在着差异，这使得整体胶料质量不稳定。主要原因有初始加料温度有差异，配合剂称量中有误差，上顶栓压力有差异，冷却水流动和(或)温度有差异等等。另外，胶料硫化曲线平坦性差,制品热撕裂性能差,不利于胶料充分流动,容易造成硫化产品出模时撕裂。
（二）耐磨性能不好。耐磨耗性与耐磨胶料的耐切口、耐撕裂、耐疲劳、硬度、回弹性和热稳定性有关。胶胶料拉伸强度越高，回弹性越高，胶制品所受磨损磨耗越低。因此受到磨损磨耗较多的一类胶制品对胶料的拉伸强度和回弹性要求较高。
（三）拉伸强度太低。拉伸强度是指材料产生最大均匀塑性变形的应力。拉伸强度是线强度，与厚度无关，即该拉伸强度指单位宽度的极限拉伸力。胶料的内聚力提高，拉伸时链段不易滑动，那么材料的破坏程度就校凡影响分子间作用力的其它因素均对拉伸强度有影响。
（四）高温老化性能不好。经过长时间高温老化后，胶料性能的变化表现为拉伸强度下降、硬度上升、伸长率下降等现象, 这表明过氧化物硫化EPDM 胶料的高温长时间老化行为是典型的结构化过程。另外，由于添加了防老剂，这些防老剂在160℃条件下具有良好的防老化性能，但当温度达到150℃时，它们的抗老化性能就会出现明显下降，这是造成胶料高温老化性能不好的重要原因。
2）造成上述问题的原因是多方面的，以下几点影响作用较大：
（一）生胶质量不好或不稳定
这是影响胶料性能的最重要原因。合成时如果生胶的平均分子量控制不当或分子量分布不合适，都会致使胶料质量低劣。分子量太低或低分子太多的胶拉伸强度肯定高不了。不同批次的胶分子量和分子量分布的波动是很正常的，不可能不产 生波动，但如果波动范围过大，则会导致胶料性 能的大幅波动。
（二）胶料与相应的配合要求脱节
现在世界上生产ACM的厂家因所用原材料的品种及比例不同，合成的工艺条件不同，使得产品结构 存在一些差异。各厂家都针对自己的产品特点 开发了比较适用的配方，在其宣传资料或样本 中公布。这些配方往往针对性较强，通用性不 高。如果把不同厂家之间的产品和配方交叉使用，效果可能不好。
（三）胶料与配合助剂不配套
国外为ACM开发了一些专用硫化剂、防老剂、增塑剂等配合助剂，用这些助剂较易达到调节胶料性能的作用，配合的胶料性能较有保证。而国内缺乏这些特色产品，使胶料的配合受到原材料 品种不多的制约，代用品有时效果相差很大，难以配合出符合高要求的胶料。
（四）助剂、原辅材料如硫黄、硫化剂、白炭黑的质量差异
ACM所应用的有些助剂、原辅材料因规格、型号、产地等不同而在性能上存在较大差异，这种差异直接影响胶料的性能。
（五）用胶选型不当
不同规格型号的胶在性能上也有很大差别，例如耐热型产品AR－100除了脆性温度较高外，其综合性能指标在系列产品中是最好的。耐寒型和超耐寒型产品（如AR－200，300，400）在降低胶料的脆性温度的同时，耐油性和耐高温性或多或少地受到些损害，并且生产成本也相应提高。在应用中，如果选型不当，可能会造成胶料的一些性能“过剩”和一些性能“不足”的结果。例如，在低温环境下使用的胶料如果选用了耐高温胶AR－100在一20℃以下它就可能无法正常使用。
（六）ACM胶自身存在缺陷
任何一种橡胶在应用性能上都是有局限性的，ACM也不例外，它自身存在一些缺陷，如常温下回弹性差（但随温度升高弹性增大，这对作油封材料是极有利的），压缩永久变形较大，比丁睛胶耐磨性差、强度低，活性氯型产品对模具有腐蚀等。
在配合中要完全克服这些缺陷可能性不大，但可以通过适当的配合减少这些缺陷。
3）解决配合问题的基本措施和方法
1 选择生胶时严把质量关
目前市场上销售的ACM胶不管是进口产品还是国内产品都存在质量参差不齐的问题，选择好优质生胶是配合出优质胶料的先决条 件。选择胶料是一项难度较大的工作，一般可从下面几个方面考虑：
第一：选择信誉较高的正规生产厂家的产品。
第二：对胶料进行检验。这是防止购入劣质胶的最有效方法，避免胶的质量不稳定造成差错。
另外，根据使用条件选择好适用的胶型号也很重要，型号规格不同，性能上存在一定差别，这是为不同的使用条件而设计的。如果选型不当，不能充分发挥胶的优势，可能会出现“弃长用短”的不良后果。
2 选择合适的填充剂
ACM不直使用酸性补强填充剂，如槽法炭黑、气相法白炭黑等。必须使用中性或偏碱性填充剂。
常用的黑色填充剂有：高耐磨、快压出、半补强、喷雾炭黑等。其中高耐磨和快压出炭黑的补强效果好，胶料的硬度高，但回弹性差，压缩永久变形较大。半补强和喷雾炭黑补强效果稍差，但胶料的回弹性较好，压缩永久变形小。可以把不同品种的炭黑配合使用，以调节胶料的不同性能指标。
浅色制品可用中性或偏碱性的沉淀法白炭黑、绢英粉、硅藻土、滑石粉、碳酸钙、陶土等。其中白炭黑的补强效果较好，其余品种均较差，一般只起惰性填料的作用。
3 选择好适用的硫化体系
因合成ACM时选用的单体硫化点不同而需要不同的硫化体系进行交联。选择好适用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绝大多数为活性氯型产品，环氧型产品很少。活性氯型产品是可以取消二次硫化的胶种，关键是选择好硫化体系。
4 选择好适用的防老剂
ACM本身具有良好的耐热老化性能，不添加防老剂即可使用，但如果制品需要长期在高温条件下使用，还是应添加防老剂为好。
适用于ACM的防老剂要求在高温下不易挥发，在油中不易被抽出。美、日都开发有适合ACM的防老剂，如美国的 NaUgard 445，日本的Nocrac#63OFO
以前国内缺少适合ACM使用的专用防老剂，除少量使用445作试验外，工业应用大多使用防老剂D，BLE，4010等。这些防老剂在150℃条件下具有良好的防老化性能，但当温度达到175℃时，它们的抗老化性能较明显下降，这是造成胶料高温老化性能不好的重要原因。
根据胶料的耐温要求选用适用的防老剂是保证获得良好老化性能的重要条件。
随着我国科技和工业的发展，ACM已成为不可或缺的胶种，具有广阔的应用前景。发展国产ACM具有重要的战略意义，否则可能会受制于人。多年来，通过各界的不懈努力，国产ACM已基本具备工业应用的条件，积累了一定的应用经验。虽然在ACM应用中还有不少问题需要解决，技术水平还有待提高，但毕竟有了比较坚实的基础，这是我们生存和发展的重要条件。只要生产厂家和用户以及科研机构共同努力，不断完善各项相关技术，国产ACM定能为我国的工业发展作出应有的贡献。
文章来源： DT新材料，科技尚品，上海科桦
