邱守兴

(胜利油田长龙橡塑有限责任公司，山东 东营 257091)

一般橡胶是电绝缘材料[1]，但当其表面受到摩擦时，处于静止状态的电荷积聚形成静电荷。当电荷积聚达到一定的数量时，便会以火花的形式释放。当放电量轻微时，对人体不会构成危害，但当放电达到一定程度时，会造成电击。为了保障人身安全，在各种场合使用的橡胶，必须是能够消除静电的抗静电橡胶。本次试验是研究在相同的配方中分别添加不同种类抗静电剂[2]、同种类不同量的抗静电剂对丁腈橡胶的硫化特性、力学性能的影响，根据试验数据进行了讨论，得到各项指标和抗静电性能较为优异的产品配方。

1 实验部分

1.1 主要原材料

丁腈橡胶N41；氧化锌、硬脂酸、PEG4000、防老剂RD、硫磺、促进剂CZ、促进剂TT、DOP、防焦剂CTP均为市售产品；330N、3600、8200、EP240，上海高桥石化；沉淀法白炭黑，上海沪东化工厂；抗静电剂DE-8A、DE-8B、DE-8C（自制）。

1.2 实验仪器与设备

实验所用设备见表1所示。

表1 实验仪器与设备

1.3 试样制备

用开炼机将NBR进行混炼，先投入生胶通过辊距后包于前辊，然后按生胶、ZnO、硬脂酸、PEG4000、防老剂RD、抗静电剂、白炭黑、DOP、硫磺、促进剂CZ、促进剂TT的加料顺序加入，进行切割翻炼，左右倒胶4次，打三角包5～6次，最后薄通3～5遍，将辊距调至2 mm左右下片，冷却至40℃以下再叠放8 h以上供下一道工序使用。

用无转子流变仪测150℃时丁腈橡胶的硫化特性曲线，得出丁腈橡胶的工艺正硫化时间。

在平板硫化机上硫化试样，硫化条件为温度150℃，压力为15 MPa，时间为工艺正硫化时间。硫化好的试样停放24 h后进行性能测试。

1.4 性能测试

拉伸性能： 按GB/T528—1998用AI-7000M型电子拉力机进行拉伸，拉伸速度为500 mm/min，测试试样的拉伸强度、定伸应力、扯断伸长率等。

撕裂性能：按GB/T529—1999用AI-7000M型电子拉力机进行测试，拉伸速度为500 mm/min，测试样的撕裂强度。

硬度测试：试验用LX-A型邵氏硬度计测量试样的硬度。

磨耗：按GB9867—88标准在GT-7012-D型邵坡尔磨耗实验机上进行。

电阻率的测定：按GB/T—1410—2006用PC68型数字高阻计测出试样的表面电阻率及体积电阻率，表征试样的导电能力。

2 结果与讨论

2.1 不同抗静电剂对丁腈橡胶性能的影响

试验基础胶料配方见表2所示。

表2 基础配方（质量份）

2.1.1 不同种类抗静电剂对丁腈橡胶硫化性能的影响

表3所示为实验胶料硫化特性。

表3 加入不同种类抗静电剂丁腈橡胶的硫化特性

由表3可知，加入抗静电剂后t10有不同程度的减小，说明加入抗静电剂会缩短焦烧时间。由表知加入抗静电剂后ML、MH、MH-ML均有所降低，说明抗静电剂使丁腈橡胶门尼黏度、强度等均有所降低。

2.1.2 不同种类抗静电剂对丁腈橡胶力学性能的影响

改变抗静电剂种类，测试不同抗静电剂对试样拉伸强度、撕裂强度、硬度、拉断伸长率、耐磨性等性能的影响。具体如图1所示。

通过图1可知，加入抗静电剂后胶料拉伸强度、撕裂强度、硬度有不同程度的降低，耐磨性变差，说明抗静电剂对丁腈橡胶的力学性能有影响，抗静电剂是小分子物质，起到增塑剂的作用。所以加入抗静电剂后使丁腈橡胶的力学性能降低。

图1 不同抗静电剂对丁腈橡胶力学性能的影响

2.1.3 不同种类抗静电剂对丁腈橡胶电性能的影响

分别测试加入不同抗静电剂试样的表面电阻率和体积电阻率，如图2。

图2 不同抗静电剂对丁腈橡胶电性能的影响

通过实验得出，未添加抗静电剂的丁腈橡胶的表面电阻率和体积电阻率分别为7.98×109Ω·cm和1.72×108Ω·cm。通过表3可知，加入抗静电剂后，丁腈橡胶的表面电阻率和体积电阻率都有所降低，说明加入不同种类抗静电剂不同程度的改善丁腈橡胶的抗静电性能。

2.2 抗静电剂加入量对丁腈橡胶性能的影响

2.2.1 抗静电剂DE-8A加入量对丁腈橡胶性能的影响

表4所示为不同抗静电剂DE-8A份量的胶料。

表4 基础配方（质量份）

2.2.1.1 抗静电剂DE-8A加入量对丁腈橡胶力学性能的影响

由图3可知，随抗静电剂DE-8A加入量增加，拉伸强度、撕裂强度呈下降趋势，而硬度无明显变化，随DE-8A添加量增加，扯断伸长率逐渐增大，相对体积磨耗量呈增大趋势，耐磨性变差，在抗静电剂用量为4份时最差。说明随抗静电剂加入量增加，丁腈橡胶力学性能降低。

图3 抗静电剂DE-8A加入量对丁腈橡胶力学性能的影响

2.2.1.2 抗静电剂DE-8A加入量对丁腈橡胶电性能的影响

分别测试丁腈橡胶的表面电阻率和体积电阻率，如图4。

图4 抗静电剂DE-8A加入量对丁腈橡胶电性能的影响

由图4可知，随抗静电剂DE-8A加入量增加，丁腈橡胶的表面电阻率和体积电阻率逐渐减小。添加量为5份时，较未添加时降低了2个数量级，说明抗静电剂用量增加，改善丁腈橡胶的抗静电性能。

2.2.2 抗静电剂DE-8B加入量对丁腈橡胶性能的影响

按照基础配方，改变抗静电剂DE-8B加入量，测试丁腈橡胶的各项性能。

2.2.2.1 抗静电剂DE-8B加入量对丁腈橡胶力学性能的影响

由图5可知，随抗静电剂DE-8B加入量增加，丁腈橡胶的拉伸强度和撕裂强度呈下降趋势，即抗静电剂用量增加胶料强度降低。而硬度随抗静电剂用量改变无明显变化，扯断伸长率逐渐增加。相对体积磨耗量随DE-8B的用量增加而逐渐增大，即说明抗静电剂增多使耐磨性变差。

图5 抗静电剂DE-8B加入量对丁腈橡胶力学性能的影响

2.2.2.2 抗静电剂DE-8B加入量对丁腈橡胶电性能的影响

改变抗静电剂DE-8B加入量，分别测试丁腈橡胶的表面电阻率和体积电阻率，其影响如图6。

由图6知，随抗静电剂DE-8B加入量增加，丁腈橡胶的表面电阻率和体积电阻率逐渐减小，即抗静电剂用量越多，丁腈橡胶抗静电性能越好。

2.2.3 抗静电剂DE-8C加入量对丁腈橡胶性能的影响

2.2.3.1 抗静电剂DE-8C加入量对丁腈橡胶力学性能的影响

图6 抗静电剂DE-8B加入量对丁腈橡胶电性能的影响

由图7可知，随抗静电剂DE-8C加入量增加，丁腈橡胶的拉伸强度和撕裂强度逐渐降低，硬度无明显变化，扯断伸长率逐渐增加，相对体积磨耗量增加，说明耐磨性变差。

2.2.3.2 抗静电剂DE-8C加入量对丁腈橡胶电性能的影响

改变DE-8C加入量，分别测试丁腈橡胶的表面电阻率和体积电阻率，结果如图8。

由图8知，随抗静电剂DE-8C加入量增加，丁腈橡胶的表面电阻率和体积电阻率逐渐减小，即抗静电剂用量越多，丁腈橡胶抗静电性能越好。

图7 抗静电剂DE-8C加入量对丁腈橡胶力学性能的影响

图8 抗静电剂DE-8C加入量对丁腈橡胶电性能的影响

3 结论

（1）加入抗静电剂后t10减小，说明加入抗静电剂会缩短焦烧时间。加入抗静电剂后MH-ML有所降低。

（2）加入抗静电剂后，胶料的拉伸强度和撕裂强度都呈下降趋势，耐磨性变差。随抗静电剂用量的增加，胶料的拉伸强度和撕裂强度也逐渐降低，耐磨性加入到4份后趋于好转。说明抗静电剂使胶料的力学性能变差。

（3）加入抗静电剂，明显降低了胶料的表面电阻率和体积电阻率，随抗静电剂用量增加，表面电阻率和体积电阻率也越小，显著改善了丁腈橡胶的抗静电性能。

（4）对比3种抗静电剂DE-8A的综合性能最好。

参考文献：

[1] 邓本诚，纪奎江.橡胶工艺原理[M].北京：化学工业出版社，1984,1～3.

[2] 王梦蛟，等. 橡胶工业手册[M].北京：化学工业出版社，1989,278～280.