国内液压支架密封材料中应用较广为聚酯型混炼型胶，聚醚型的较少，因此研究 2 种不同材质聚氨酯的抗水解能力尤为关键，或可在一定意义上提升液压支架长时间支护的可靠性。本实验选用聚酯型和聚醚型 2 种聚氨酯作为实验样品，哑铃型橡胶样品用于拉伸性能测试，如图 1(a)所示，圆柱型样品则用于压缩形变测试，如图 1(b)所示。

　　1、实验方法

　　聚氨酯为无定形的高聚物，属于超弹性材料，超弹材料的关键理论假设： 材料响应各向同同性、等温，弹性、膨胀各向同性，变形可以完全恢复，材料是完全或几乎不可压缩的。 理论上，需要 6 种纯应变状态的力学实验才能充分描述超弹性材料模型。 依据密封件在矿用液压支架中实际使用工况：密封件长期处于乳化液介质中，且伴随活塞杆运动受到单向拉伸、挤压作用。 因此本文着重对实验样品进行单轴拉伸和单轴压缩 2 种应力状态分析，分别如图 2(a)、图 2(b)所示。

　　1.1 水解老化实验

　　依据国家标准 GB/T 1690—92 耐液体实验方法，将 2 种材质的实验样品分别浸泡于相同溶剂中，进行水解老化实验，溶剂统一选择液压支架用乳化液，乳化液中水与油的质量比为 95∶5。 浸泡周期设定为 3、7、15 d。

　　1.2 单轴拉伸实验

　　取出浸泡相同时间后的实验样品，对于 2 种材质分别做单轴拉伸实验，该实验是根据 GB/T 528—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》的标准进行，实验温度为(23±2)℃，相对湿度为(50±10)%。

　　1.3 单轴压缩实验

　　被测试样品选取方法如上，对于 2 种材质样品分别做单轴压缩实验，该实验是根据 GB/T 7757—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶压缩应力应变性能的测定》的标准进行，实验温度为(23±2)℃，相对湿度为(50±10)%。

　　2 实验结果

　　实验介质中，含 95%的水，5%的油，这意味着被实验材质要求较高的耐水性能，其中水对该类橡胶品作用主要有 2 个：(1)增塑作用，即水分子进入大分子链中与聚合物分子中的极性基团形成氢键，使聚合物分子间的作用力减弱，拉伸强度、撕裂强度和耐磨性下降，这一过程是可逆的，经干燥脱水，可恢复原来的性能;(2)降解作用，即通常说的水解，这一过程使得材料的各项物理性能降低，该过程是不可逆的，会导致永久失效。

　　通过单轴拉伸、压缩实验，分别比较 2 种材质在相同条件水解老化实验下的拉伸强度变化、 断裂伸长率、压缩永久变化率的实验结果，实验结果统计如图 3 所示。

　　图 3(a)实验结结果显示，随着浸泡天数增加，聚醚型聚氨酯密封材料相较于煤矿常用聚氨酯(聚酯型聚氨酯)能够保持良好的拉伸性能，其中聚酯型聚氨酯在7 d 的时间里，拉伸强度急剧下降，7 d 后趋于平缓稳定，反观聚醚型聚氨酯在浸泡 3 d 后便趋于稳定，15 d 后，聚醚型聚氨酯的拉伸强度保留率是聚酯型聚氨酯的 10 倍。

　　图 3(b)实验结果显示，聚酯型聚氨酯在浸泡7 d后断裂拉伸长率急剧下降，而聚醚型聚氨酯则趋于稳定，直至 15 d 后，后者断裂伸长率是前者的 1.5倍左右。

　　图 3(c)实验结果显示，2 种实验样品在浸泡3 d后压缩变化率趋于稳定，直至 15 d 后，聚酯型聚氨酯压缩变化率是聚醚型聚氨酯的 1.5 倍。

　　3、结语

　　(1)本次实验主要针对材料的拉伸强度、断裂伸长率和压缩永久变形率 3 个主要性能指标做了对比实验，实验结果表明聚醚型聚氨酯在乳化液介质中可以保持较好的物理特性，在 15 d 浸泡周期后仍可以满足各项性能指标。

　　(2)矿用液压支架传统工作介质为乳化液，新型发展趋势是纯水介质， 因此密封材料的抗水解能力尤为重要。本文实验结果表明聚醚型聚氨酯抗水解能力较好，能够保持较好的物理性能，满足液压支架的工作环境。

　　(3)以上实验研究成果，为矿用液压支架密封材料研究和应用提供了相关参考价值。

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