橡胶密封制品的使用寿命主要取决于橡胶的抗老化性能。目前,国内公共球墨铸铁管道接口密封制品大多数使用天然橡胶(NR)和丁苯橡胶(SBR)混合并用的普通橡胶制成,还有大量的再生橡胶制成的胶圈、法兰垫、水表垫等密封制品充斥市场。
天然橡胶(NR)和丁苯橡胶(SBR)属于通用类橡胶,分子结构中含有大量的C=C不饱和双键,主要的性能特征呈化学不稳定性状态,易与空气或其它介质中的许多活性物质(如臭氧、霉菌、金属离子)发生化学反应,造成橡胶分子链断裂、交联等老化,从而使橡胶失去弹性导致密封失效,所以使用天然橡胶(NR)和丁苯橡胶(SBR)制成的密封制品使用年限受到了限制,在正确安装的前提下,使用年限也就在30年之内。
再生橡胶是由各种废旧橡胶经脱硫加工而成,其分子量少并且分子链非常短,分子内的结合力弱,制成的橡胶制品弹性差,抗撕裂差,耐老化性差,压缩变形和应力松弛大,物理性能低,用其制成的密封制品初装打压试验时可能不会漏水,但带压运行一段时间后很快就会因老化变形失去弹性,使管线产生暗漏,导致球墨铸铁管网真实漏损率居高不下。而且由于再生胶来源杂(主要来自废旧轮胎、胶鞋底),有害成分多,含有六价铬、蒽、萘、菲、芘等致癌物,会严重影响龙头水的水质。
三元乙丙(EPDM)橡胶分子结构主要以C–H键组成,由于其缺乏极性,不饱和度低,具有化学稳定性强、耐化学产品性好等特性;对各种极性化学物质如醇、酸(乙酸、盐酸等)、强碱(氢氧化纳)、氧化剂(双氧水、次氯酸、过溴酸钠)、洗涤剂、动植物油、酮等均有较强的耐抗性。其抗老化(耐臭氧)性能不但优于天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶等通用橡胶,还优于耐老化性能比较好的丁基橡胶,更重要的是三元乙丙橡胶拥有优异的抗压变性能,在采用有机过氧化物硫化后,乙丙橡胶压缩永久变形很小、应力松弛特别缓慢,在截面压缩率30%的情况下自然空气老化23年,压缩永久变形不到10%,而普通橡胶截面压缩率为30%的情况下,自然老化几年压缩永久变形即超过10%。抗压缩永久变形和应力松弛性能是决定橡胶制品使用寿命的关键指标。欧洲及一些发达国家和地区球墨铸铁管道中的橡胶密封制品已全部采用三元乙丙橡胶(EPDM)制成,三元乙丙橡胶制品正常使用寿命可达100年以上,能够与管线使用寿命保持一致性,是目前最理想的球墨铸铁管道密封材料,所以供水管道系统应优先选用三元乙丙橡胶制成的密封制品。
污水的收集、输送更应该引起我们的重视。污水中含有一定量的生活和工业油脂或油污,采用丁腈橡胶作为污水管道接口密封圈的主体材料最合适。丁腈橡胶是由丁二烯(CH2=CH–CH=CH3)和丙烯腈(CH2=CH–CN)经乳液共聚而制得的一种高分子弹性体,以优异的耐油性著称。丁腈橡胶因含有丙烯腈而具有极性,因此对非极性和弱极性油类和溶剂都具有优异的抗耐性,在现有的橡胶中,其耐油性仅次于聚硫橡胶,聚丙烯酸脂橡胶和氟橡胶。通常情况下丁腈橡胶制品可在-40℃~+120℃温度范围内长期正常使用。