[全文]硫黄/ＤＣＰ并用硫化体系对ＮＲ胶料抗硫化返原性能的影响

fxhero · 发表于 2006-9-27 10:26:54

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硫黄/ＤＣＰ并用硫化体系对ＮＲ胶料抗硫化返原性能的影响
杨坤民,陈福林,岑　兰,周彦豪,熊晓红
(广东工业大学材料与能源学院,广东广州　510643)
ＮＲ硫黄硫化体系胶料在硫化时往往会出现不同程度的返原现象,在高温快速硫化时采用普通硫黄硫化体系的胶料更为明显。目前广泛使用的半有效和有效硫化体系虽然可以适当减轻胶料的返原程度[1],但或多或少地以牺牲硫化胶的某些性能为代价。前人的研究[2～4]表明,采用芳香酸锌皂ＳｔｒｕｃｔｏｌＡＫＴ 73、二烷基多硫代磷酸酯ＳＤＴ/Ｇ、ＤｕｒａｌｉｎｋＨＴＳ、Ｐｅｒｋａｌｉｎｋ900、六亚甲基 1,6 双硫代硫酸钠盐二水合物(ＤＨＴＳ)、Ｎ,Ｎ′ 间亚苯基双马来酰亚胺(ＨＶＡ 2)及加工助剂ＤＲ等可改善ＮＲ硫黄硫化体系胶料的抗硫化返原性能。本工作以ＮＲ的普通硫黄硫化体系为基础,并用适量的硫化剂ＤＣＰ,研究硫黄/ＤＣＰ并用硫化体系对ＮＲ胶料抗硫化返原性能、硫化胶物理性能及耐热老化性能的影响,并与相应的平衡硫化体系进行对比。
1　实验
1.1　原材料
ＮＲ,1#标准胶,广东省湛江农垦局提供;硫黄和硫化剂ＤＣＰ,浙江黄岩东海化工厂产品;其它均为橡胶工业常用原材料。
1 2　试验配方基本配方为:ＮＲ　100,炭黑Ｎ539　50,氧化锌　5,硬脂酸　1,防老剂4010　1.5。各试样的硫化体系和硫化温度见表1。

参比试样Ａ和Ｂ的硫化体系(平衡硫化体系)为:硅烷偶联剂Ｓｉ69　8 5,促进剂Ｄ　2.3,促进剂ＤＭ　1.7,硫黄　0.5[1];试样Ａ和Ｂ的硫化温度分别为150和180℃。
1.3　主要设备和仪器
Ｘ(Ｓ)Ｋ 160型开炼机和ＱＬＢＤ400×400型电热平板硫化机,上海第一橡胶机械厂产品;Ｐ3555Ｂ2型盘式硫化仪,北京环峰化工机械实验厂产品;ＸＬ 100型拉力试验机,广州广材实验仪器有限公司产品;ＬＸＡ型邵氏橡胶硬度计,上海六中量仪厂产品;百分测厚仪,上海六菱仪器厂产品;401Ａ型老化试验箱,上海市试验仪器总厂产品。
1.4　试样制备
称取900ｇ的ＮＲ,按配方在开炼机上制备母炼胶,分成9等份。分别按常规工艺混炼,薄通并打6次三角包,放宽辊距至3ｍｍ,打卷5次,出片。采用盘式硫化仪测定硫化特性参数,在电热平板硫化机上硫化,取ｔ90+3ｍｉｎ为正硫化时间,压力为10ＭＰａ,排气5次。参比试样的制备过程相同。
1.5　性能测试
硫化胶拉伸性能按ＧＢ/Ｔ528—1998测试,Ⅰ型试样,拉伸速度为500ｍｍ•ｍｉｎ-1;撕裂强度按ＧＢ/Ｔ529—1999测试,直角型试样,拉伸速度为500ｍｍ•ｍｉｎ-1;邵尔Ａ型硬度按ＧＢ/Ｔ531—1999测试;热空气老化性能按ＧＢ/Ｔ3512—1999测试,老化条件为100℃×72ｈ。
2　结果与讨论
2.1　抗硫化返原性能

从图1可以看出,试样1～3相比,硫黄用量增大,则ＮＲ胶料的抗硫化返原性能稍有提高。这可以解释为:胶料的返原和硫化是动态可逆的,增大硫黄用量,可逆反应向硫化方向进行,胶料的抗硫化返原性能提高。
与试样1相比,试样4中加入了1份硫化剂ＤＣＰ,ＮＲ胶料的抗硫化返原性能有较大提高,且没有出现硫化返原现象。试样5和6的硫化曲线一直呈上升趋势,且试样6的上升趋势更加明显,说明在ＮＲ硫黄硫化体系中,硫化剂ＤＣＰ的用量越大,胶料的抗硫化返原性能越好。
试样7～9与试样5相比,硫化温度升高,则ＮＲ胶料的抗硫化返原性能下降。试样7还未出现硫化返原现象,而试样8和9的返原程度逐渐增大,说明试样5的配方不能解决ＮＲ胶料的高温返原问题。不过,相对于试样8而言,试样5的配方在170℃下硫化时仍具有使用价值,硫化前期胶料的返原程度不是很大,仍可用于ＮＲ的快速硫化。这可以解释为:并用于ＮＲ的两种硫化体系的硫化速度不同,硫化剂ＤＣＰ的硫化速度较慢,硫黄硫化体系返原的部分刚好由硫化剂ＤＣＰ的慢速硫化部分所补充,因此胶料的抗硫化返原性能提高。
参比试样Ｂ与Ａ相比,胶料的抗硫化返原性能下降。但在相同的硫化温度(180℃)下,参比试样Ｂ的抗硫化返原性能明显优于试样9,说明平衡硫化体系更适用于高温硫化。各胶料的硫化特性参数如表2所示。

从表2可以看出,试样1～3相比,硫黄用量增大,则ＮＲ胶料的最大转矩逐渐增大,焦烧时间逐渐缩短,正硫化时间逐渐延长,说明ＮＲ胶料的交联密度增大,操作安全性能下降。
试样4～6与试样1相比,并用硫化剂ＤＣＰ后,ＮＲ胶料的最大转矩增大,正硫化时间延长且随着硫化剂ＤＣＰ用量的增大,这种趋势更加明显,但对胶料的焦烧性能影响不大。
硫化温度对ＮＲ胶料硫化特性的影响极为明显。试样7～9与试样5相比,硫化温度升高,则ＮＲ胶料的ｔ10和ｔ90明显缩短;但试样8与参比试样Ｂ相比,试样8的可操作性能更好,硫化速度更快,而焦烧时间较长。参比试样Ａ与Ｂ相比硫化温度升高,则ＮＲ胶料的最大转矩明显减小,这也说明胶料在高温下的抗硫化返原性能下降。
2.2　物理性能
各试样硫化胶的物理性能如表3所示。

从表3可以看出,试样1～3相比,硫黄用量增大,则ＮＲ硫化胶的硬度、定伸应力、拉伸强度及撕裂强度逐渐提高,这主要是由于硫化胶中多硫交联键的数量增多和交联密度增大所致,但交联密度的增大并不明显,因而硫化胶的拉断永久变形没有太大变化。
试样4～6与试样1相比,加入硫化剂ＤＣＰ可明显提高ＮＲ硫化胶的交联密度;随着硫化剂ＤＣＰ用量的增大,ＮＲ硫化胶的硬度和定伸应力提高,而拉伸强度、拉断伸长率、拉断永久变形及撕裂强度下降。试样4的物理性能与试样2基本相当。硫化剂ＤＣＰ的用量以1～2份为宜。试样7～9与试样5相比,ＮＲ硫化胶的硬度、定伸应力、拉伸强度及拉断永久变形下降;参比试样Ａ与Ｂ相比,硫化温度升高,则ＮＲ硫化胶的各项性能下降。当硫化温度从150℃升高至180℃时,硫黄/ＤＣＰ硫化体系胶料的拉伸强度、拉断永久变形及撕裂强度的下降幅度小于平衡硫化体系胶料。
2.3　耐热老化性能
各试样硫化胶的耐热老化性能如表4所示。

从表4可以看出,试样1～3相比,单纯增大硫黄用量会使ＮＲ硫化胶的耐热老化性能下降;试样4～6与试样1相比,加入硫化剂ＤＣＰ可轻微改善ＮＲ硫化胶的耐热老化性能,但效果不是很理想;试样7～9与试样5相比,硫化温度升高,则ＮＲ硫化胶的耐热老化性能稍有提高。综合考虑硫化胶的各项物理性能,参比试样Ａ和Ｂ的耐热老化性能较优。
3　结论
(1)在ＮＲ硫黄硫化体系中加入硫化剂ＤＣＰ,当硫化温度低于160℃时,胶料的抗硫化返原效果与相应的平衡硫化体系胶料相当;随着硫化温度的升高,胶料的抗硫化返原性能下降。
(2)在ＮＲ硫黄硫化体系中加入硫化剂ＤＣＰ,对硫化胶的综合物理性能无不良影响,可略提高硫化胶的耐热老化性能,硫化剂ＤＣＰ的用量以1～2份为宜。
参考文献:
[1]杨清芝.现代橡胶工艺学[Ｍ].北京:中国石化出版社,1997.116 129.
[2]范汝良,张　勇,张隐西,等.ＮＲ传统硫化体系的抗硫化返原特性[Ｊ].轮胎工业,2001,21(5):280 286.
[3]张祥福,张隐西,朱玉堂,等.ＮＲ硫化返原的研究[Ｊ].橡胶工业,1998,45(2):67 71.
[4]刘燕生.加工助剂ＤＲ在橡胶中的应用研究[Ｊ].轮胎工业,1999,19(10):608 611.

硫黄.doc (47.5 KB, 下载次数: 2)

龙行天下 · 发表于 2006-9-27 14:58:10

好帖

垮掉的一代 · 发表于 2006-9-27 16:21:11

呵呵，熊晓红是我哥们，呵呵，你们从哪里摘来的，呵呵

guishandong · 发表于 2006-9-27 18:40:32

看来我也买来看下，要不龙行天下把你买的帖子发给我吧，少花5个胶币[emq14]

胶大 · 发表于 2006-9-27 20:30:41

我也买了。不错的文章。多发点。。

litianliu · 发表于 2006-9-27 20:56:28

橡胶工业上的文章

龙行天下 · 发表于 2006-9-27 21:36:02

4楼兄台说的不错呀--------呵呵

宋培忠 · 发表于 2006-10-13 01:16:14

怎么买呀

胶大 · 发表于 2006-10-16 17:47:43

好帖。

lianlian21 · 发表于 2006-11-26 03:51:51

好贴，可惜没钱买

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