硫化促進(jìn)劑對氯丁橡膠壓變的影響

1、硫化促進(jìn)劑對氯丁橡膠壓變的影響摘要：研究了配方因素主要是硫化體系對氯丁橡膠壓縮永久變形的影響。結(jié)果表明，在氧化鋅用量5份的基礎(chǔ)上再增加其用量不能降低壓縮永久變形；硫黃用量增加壓縮永久變形增大；促進(jìn)劑乙烯基硫脲（etu）用量增加壓縮永久變形減?。浑S偶聯(lián)劑用量的的增加，氯丁膠的壓縮永久變形先減小，到最小值后逐漸增大。關(guān)鍵詞：配方氯丁橡膠壓縮永久變形壓縮永久變形是硫化橡膠重要的性能之一,硫化橡膠壓縮永久變形的大小，涉及到硫化橡膠的彈性與恢復(fù)。影響恢復(fù)能力的因素有分子之間的作用力(粘性)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化或破壞、分子間的位移等。橡膠分子鏈在應(yīng)力長時間作用下，會發(fā)生分子鏈的相對位移，產(chǎn)生應(yīng)力松弛，應(yīng)力除去

2、后，橡膠分子的回復(fù)能力降低甚至失去，產(chǎn)生永久變形。較高的交聯(lián)程度可減少橡膠分子的位移和應(yīng)力松弛，保持較高的恢復(fù)能力、降低壓縮永久變形1、2。資料表明，有關(guān)氯丁膠壓縮永久變形的研究報道較少。王福坤3摘譯的“低壓縮永久變形氯丁橡膠的配方研究”中，探索了改進(jìn)氯丁膠壓縮永久變形的硫化體系，發(fā)現(xiàn)鄰苯二酚和硼酸生成的酯（ctob）與三甲基硫脲（tmu）并用的硫化體系可獲得低壓縮永久變形的硫化膠。氯丁橡膠壓縮永久變形的大小涉及到生膠、硫化體系、填料、增塑劑、加工助劑、硫化工藝等因素，但硫化體系無疑是最為重要、也是我們最為關(guān)注的影響因素之一，本工作研究了硫化體系及偶聯(lián)劑對氯丁膠壓縮永久變形的影響，希望對低壓縮

3、永久變形氯丁膠的配方設(shè)計有一定的借鑒作用。1 試驗1.1 主要原材料氯丁橡膠s40v，日本電氣化學(xué)公司產(chǎn)品；促進(jìn)劑乙烯基硫脲（etu），浙江超細(xì)微化工有限公司產(chǎn)品；促進(jìn)劑三甲基硫脲（tmu），日本大內(nèi)新興公司產(chǎn)品；偶聯(lián)劑kh550，南京曙光化工公司產(chǎn)品；防老劑辛基化二苯胺（oda）；其他材料均為橡膠工業(yè)常用材料。1.2 試驗儀器與設(shè)備160320開煉機(jī)，上海橡膠機(jī)械廠產(chǎn)；y33-50a平板硫化機(jī)，江西萍鄉(xiāng)無線電專用設(shè)備廠； ek-2000無轉(zhuǎn)子硫化儀，臺灣育肯公司產(chǎn)。1.3 基本配方基本配方:s40v 100,mgo 4,硬脂酸 0.5,oda 2,n330 20,dop 8,氧化鋅 5，et

4、u 1。1.4 試驗方法壓縮永久變形按gb/t 7759-1996試驗，使用a型試樣，試驗條件為：壓縮率25%，100，22h。2 結(jié)果與討論2.1 氧化鋅的影響氯丁膠常用5份氧化鋅和4份氧化鎂硫化，可以得到綜合性能較好的硫化膠。在此基礎(chǔ)上，試驗了增大硫化劑氧化鋅用量對氯丁膠壓縮永久變形的影響，結(jié)果（圖1）顯示，隨氧化鋅用量的增大，氯丁膠的壓縮永久變形沒有明顯的變化，300%定伸強(qiáng)度變化也不明顯。氧化鋅作為氯丁膠的硫化劑，在沒有促進(jìn)劑的情況下，可能發(fā)生下列反應(yīng)：氧化鋅通過上述反應(yīng)使氯丁膠硫化4。顯然，在配方中增加氧化鋅的用量，在一定程度上可能會加快硫化速度，但并不會改變交聯(lián)鍵的結(jié)構(gòu)，同時對交聯(lián)

5、密度的影響也較小，因此對硫化膠的壓縮永久變形影響不明顯。圖1 氧化鋅用量對壓縮永久變形的影響試驗配方:氧化鋅 變量,其他同基本配方.圖2 硫黃用量對壓縮永久變形的影響試驗配方:n330 30,氧化鋅 5,硫黃 如圖所示,其他同基本配方.2.2 硫黃的影響圖2為硫黃用量對氯丁膠壓縮永久變形的影響，結(jié)果表明，隨硫黃用量的增加氯丁膠壓縮永久變形增大，而且增大的幅度較大。硫黃可以硫化二烯類橡膠如天然膠、丁苯膠、順丁膠等，卻不能硫化氯丁膠，但這并表示硫黃不能參與氯丁膠硫化過程中的硫化反應(yīng)。tobolsky5等人提出的橡膠在高溫下壓縮永久變形的“雙網(wǎng)絡(luò)模型”理論，硫化膠在高溫下的壓縮永久變形與交聯(lián)密度及交

6、聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性有關(guān)。表1的結(jié)果表明，在氯丁膠配方中加入硫黃后，膠料的硬度和定伸強(qiáng)度增加，表明硫化膠交聯(lián)程度的增大。但交聯(lián)鍵結(jié)構(gòu)也有所改變，因為硫黃的加入可能導(dǎo)致交聯(lián)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)s-s鏈結(jié)構(gòu)，而這種s-s鏈結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，容易在熱和力的作用下產(chǎn)生斷鏈，因此使硫化膠的壓縮永久變形增大。表1 硫黃用量對氯丁膠硫化膠物理機(jī)械性能的影響硫黃用量/份00.51.01.52.0邵a硬度/度6466待添加的隱藏文字內(nèi)容3676868300%定伸強(qiáng)度/mpa7.27.98.28.28.4扯斷伸長率/%739718707705707拉伸強(qiáng)度/ mpa25.023.724.024.623.92.3 促進(jìn)劑的影響圖3為

7、促進(jìn)劑etu用量對氯丁膠壓縮永久變形的影響，結(jié)果表明，隨etu用量的增大，硫化膠的300%定伸強(qiáng)度逐漸增大，壓縮永久變形逐漸減小。促進(jìn)劑etu用量的增加將導(dǎo)致交聯(lián)程度的增大，從而使壓縮永久變形減小。圖4比較了促進(jìn)etu和tmu對氯丁膠壓縮永久變形的影響，顯而易見，在等用量的前提下，促進(jìn)劑etu具有更小的壓縮永久變形性能。圖3 etu用量對氯丁膠壓縮永久變形的影響 圖4 etu與tmu對氯丁膠壓縮永久變形的影響試驗配方：etu 變量，其他同基本配方 試驗配方：etu/tmu 1，其他同基本配方2.4 偶聯(lián)劑的影響圖5為偶聯(lián)劑kh550用量對氯丁膠壓縮永久變形的影響，結(jié)果表明，隨偶聯(lián)劑用量的的增加

8、，氯丁膠的壓縮永久變形先是減小，到最小值后逐漸增大。本試驗配方中，kh550用量1.5份時，壓縮永久變形達(dá)到最小值。眾所周知，偶聯(lián)劑是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅化合物，在它的分子中，同時具有能與無機(jī)材料結(jié)合的反應(yīng)性基團(tuán)和與有機(jī)材料結(jié)合的反應(yīng)性基團(tuán)。偶聯(lián)劑在氯丁膠體系中起著偶聯(lián)和填充的雙重作用，當(dāng)偶聯(lián)劑用量較少時，橡膠大分子受束縛較小，易滑動取向，應(yīng)力分布均勻，因而能提高拉伸強(qiáng)度，同時減小壓縮永久變形；隨著偶聯(lián)劑用量的增加，橡膠分子的束縛程度進(jìn)一步加深，膠料的交聯(lián)程度進(jìn)一步提高，因而壓縮永久變形逐漸減?。慌悸?lián)劑用量繼續(xù)增加，偶聯(lián)劑則顯現(xiàn)出明顯的填充作用，使橡膠大分子鏈容易滑動，在應(yīng)力的作用下易產(chǎn)生

9、不可恢復(fù)的變形，導(dǎo)致壓縮永久變形的增大。圖5 kh550用量對氯丁膠壓縮永久變形的影響試驗配方:偶聯(lián)劑 變量,其他同基本配方3 結(jié)論 配方因素對氯丁膠的壓縮永久變形的影響研究結(jié)果表明：在氧化鋅用量5份的基礎(chǔ)上再增加其用量不能降低氯丁膠的壓縮永久變形；硫黃用量增加壓縮永久變形增大；促進(jìn)劑etu用量增加壓縮永久變形減小，tmu作促進(jìn)劑的硫化膠比etu有更小的壓縮永久變形；隨偶聯(lián)劑用量的的增加，氯丁膠的壓縮永久變形先是減小，到最小值后逐漸增大，本試驗中偶聯(lián)劑用量為1.5份時氯丁膠的壓縮永久變形最小。參考文獻(xiàn)1 吳向東.影響硫化橡膠壓縮永久變形的因素j.廣東橡膠,2005,3:68.2 羅權(quán)焜,郭建華.淺談硫化橡膠的壓縮永久變形性能j.廣東橡膠,20