加氢石油树脂在密封垫圈中的压缩永久变形控制

压缩永久变形是衡量密封垫圈性能的核心指标之一，直接决定其密封可靠性与使用寿命 —— 垫圈长期处于压缩状态时，若弹性恢复能力不足，会因分子链无法完全回弹形成永久形变，导致密封面贴合度下降，引发介质泄漏。加氢石油树脂凭借独特的分子结构与橡胶基体适配性，可通过调控橡胶交联网络、优化应力分散机制及提升耐老化稳定性，有效改善密封垫圈的压缩永久变形问题，其作用机制贯穿橡胶加工、使用及老化全过程。

从橡胶基体的交联网络调控来看，加氢石油树脂的分子特性为压缩永久变形控制提供了结构基础。加氢石油树脂由石油烃单体聚合后经加氢饱和制得，分子链中不饱和双键含量极低（通常低于1%），主链以饱和的碳 - 碳单键为主，且分子末端多为稳定的烷基或环烷基结构，兼具适度的极性与良好的化学惰性。当作为改性剂加入丁腈橡胶（NBR）、三元乙丙橡胶（EPDM）等常用密封橡胶时，其分子链能与橡胶分子链通过范德华力紧密结合，且因自身无反应性双键，不会干扰橡胶与硫化剂（如硫磺、过氧化物）的交联反应，反而可作为“分子桥”填充于橡胶交联点之间的空隙。这种填充效应一方面能减少交联网络中的“薄弱区域”（如未充分交联的分子链段），降低压缩状态下分子链发生不可逆滑移的概率；另一方面，加氢石油树脂的玻璃化转变温度（Tg）通常在-20℃至50℃之间，与橡胶基体的Tg区间匹配，在使用温度范围内能保持适度的柔韧性，既不会因过硬导致橡胶弹性下降，也不会因过软失去支撑作用，从而为橡胶交联网络提供稳定的“骨架支撑”，提升其弹性恢复能力。

在应力分散与形变缓冲层面，加氢石油树脂的颗粒形态与分散性进一步优化了压缩永久变形性能。工业应用中，加氢石油树脂多以粉末或颗粒形式添加，通过密炼机与橡胶基体混合后，能均匀分散于橡胶基质中，形成“树脂微区”与“橡胶弹性区”相互交织的微观结构。当密封垫圈受到持续压缩应力时，橡胶弹性区首先发生弹性形变，而树脂微区则凭借其相对较高的刚性（弹性模量通常为50-300MPa）承担部分应力，避免局部应力过度集中导致橡胶分子链发生塑性形变；同时，树脂微区与橡胶弹性区之间的界面结合紧密，应力可通过界面快速传递并分散至整个材料体系，减少单一区域因长期受力产生的不可逆损伤，例如，在EPDM密封垫圈中添加10%-20%的C5加氢石油树脂后，其微观结构中树脂颗粒均匀分布于EPDM弹性网络内，压缩时树脂颗粒可“限制”EPDM分子链的过度伸展，卸载后又能借助界面作用力辅助 EPDM分子链回弹，使压缩永久变形率降低15%-30%（通常从未添加时的25%-40%降至15%-25%）。

此外，加氢石油树脂的耐老化稳定性为长期使用过程中的压缩永久变形控制提供了保障。密封垫圈常处于复杂工况环境中，如高温（发动机舱垫圈温度可达 100-150℃）、油污（液压油、润滑油浸泡）或臭氧暴露等，这些因素会加速橡胶老化，导致分子链断裂、交联密度下降，进而加剧压缩永久变形。加氢石油树脂因分子结构高度饱和，对热、氧、臭氧的耐受性显著优于未加氢的石油树脂：在高温环境下，其分子链不易发生热降解或氧化交联，能长期保持稳定的物理形态，避免因树脂自身老化导致填充效应失效；同时，部分加氢石油树脂（如氢化芳烃石油树脂）还具有一定的抗抽出性，在与油脂类介质接触时，不易被介质溶解或抽出，确保其在橡胶基体中的含量稳定，持续发挥应力分散与交联网络支撑作用。例如，在汽车发动机油底壳密封垫圈（常用 NBR 材质）中，添加加氢石油树脂后，经过150℃×1000h 的热老化试验，其压缩永久变形率仅增加 5%-8%，而未添加的垫圈变形率会增加15%-20%，且老化后仍能保持较好的密封性能。

在实际应用中，加氢石油树脂对压缩永久变形的控制效果还需结合橡胶种类、树脂型号及添加量进行适配调整。对于极性较强的橡胶（如NBR，依赖丙烯腈基团的极性实现耐油性），需选择中等极性的加氢石油树脂（如氢化C5/C9共聚石油树脂），以确保与橡胶基体的相容性，避免因相容性差导致树脂团聚，反而影响压缩性能；对于非极性橡胶（如EPDM），则可选用低极性的氢化C5石油树脂，减少界面张力，提升分散均匀性。添加量方面，通常以10%-25%为宜：添加量过低时，树脂难以充分填充交联网络空隙，应力分散效果有限；添加量过高时，会导致橡胶基体刚性过强，弹性下降，反而可能使压缩永久变形率升高。

加氢石油树脂通过“交联网络支撑-应力分散缓冲-耐老化稳定”三重作用机制，有效控制密封垫圈的压缩永久变形。其分子结构的饱和性与稳定性确保了在复杂工况下的长效性，而与橡胶基体的良好相容性与适配性则保障了性能的可控性，使其成为提升密封垫圈密封可靠性与使用寿命的重要改性辅料，广泛应用于汽车、机械、管道等领域的密封制品中。

本文来源：河南向荣石油化工有限公司 http://www.upresinchem.com/