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9 f6 f$ O5 w. ]研究了半有效硫化体系硫化NR 的返原反应,对双2(γ2三乙氧基硅烷基丙基)2四硫化物(Si69) 抗返原作用的原因进行了分析。通过测定硫化曲线、物理性能和溶胀指数,考察常见的3 种& P' d1 {! Z4 o4 R/ o- H3 K/ H" V
抗返原助剂[ Si69 ,N ,N′2 间亚苯基双马来酰亚胺(HVA22) 和环己烷二硫代硫酸盐二水合物(HTS) ]对NR 硫化返原反应的抑制效果。实验结果表明,抗返原助剂可改善NR 的热氧化性能;Si69 的抗返原效果最好,用量以3 份为宜,HVA22 次之,HTS 最差。
) ~- O. i0 s3 A, b* G0 f" U0 ^+ I
NR 硫化返原是指在高温或低温长时间硫化条件下,材料性能变差的过程。宏观表现为拉伸强度、300 %定伸应力及动态疲劳性能的降低;微观表现为交联网络密度的下降。6 v- {* B- c0 i2 F% ~
从硫化曲线上看,在达到最大转矩后,随硫化时间的延长,转矩逐渐下降。硫化返原是由两方面的原因引起的:一是裂解,包括氧化裂解和热裂解;二是多硫交联键的分解和重排,
/ c3 X8 ^' A& }7 h7 _, ~% W- x以及由此引起的分子键结构的变化 。解决硫化返原的方法很多,如采用BR或SBR 与NR 并用的方法,减轻硫化胶的返原程度;采用能形成较低硫黄结合程度的交联键的硫化体系(如有效硫化体系) ,寻找适合的载硫体替代硫黄以减小硫黄的用量,也可减轻NR 硫化胶的返原程度 。以上方法虽然能够减轻硫化返原的程度,但也能使硫化胶的动态疲劳性能变差。更为常用的方法+ b0 t' ]& p4 _. K& Q/ H$ s
则是加入抗返原助剂,现在工业上已商品化的助剂主要有杜邦公司的N ,N′2 间亚苯基双马来酰亚胺(HVA22) 、双2(γ2三乙氧基硅烷基丙基)2四硫化物(Si69) 和孟山都公司的环己烷二硫代硫酸盐二水合物(HTS) ,各自用在不同的场合 。) j) |: d9 a' n* p
本课题以NR 半有效硫化体系为研究对象,采用加入抗返原助剂的方法来减轻NR的返原程度。
# U8 _' p6 I2 \$ V 基本配方# j$ }+ T R* c8 _0 B B( x3 l
NR 100 ;HAF 40 ;氧化锌 5 ;硬脂酸 2 ;防老剂RD 1 ;硫黄1.2 ;促进剂CZ 1.8 ;抗返原助剂 1.5 。- ~9 m9 ]5 }. A' @# k' _. B
113 试样制备
1 y; A8 h& P& q$ V' n1 G( ^! L; ` 硫化曲线测定在GK2 Ⅱ型硫化仪上于180 ℃下测试
5 i ], e: G- p& s, ANR 胶料的硫化曲线。计算正硫化时间t90 ,焦烧时间t10 及硫化返原指数Rt 。Rt 作为抗返原性的表征,指硫化曲线上最高转矩下 t E4 o+ Q- @- u3 R( F7 Z
降0. 1 N·m 所需时间。 文中如无特殊说明,过硫化条件为180 ℃×45 min。/ C" x2 w% @% a6 v6 K+ G
Si69 提高了255 % ,
% b- [7 C8 n5 L9 R5 i! FHTS 提高约1 3 5 % , 而HVA22 仅提高约& J2 L) P& c$ y+ e1 j$ c6 W
" O7 B' R _+ O2 y43 % ,这说明在此体系中以Si69 抗返原效果
' p4 _7 e: o) f* g7 U+ X. b, [; V! [. N最佳,HTS 次之,HVA22 基本没有效果。含
' h O; w* `) A6 S3 种助剂的硫化胶在正硫化的情况下除拉伸+ h2 [* v9 k3 J- g- r7 l, P/ O
强度有所下降外,其它性能均变化不大。这2 l( U7 t- P/ I9 ^4 Q
说明对半有效硫黄硫化体系硫化的NR 的性" q+ u; f( h+ ^" Q n
能基本没有影响。0 p3 j" B% a! b7 W4 k
2 R( U1 I7 [$ ]: }$ I! d硫化仪数据(180 ℃)
' i$ {" q) {- X% D+ U/ | t 10/ min 1. 67 1. 74 1. 75 1. 66" Q, N. I: J) \+ V
t 90/ min 2. 35 2. 25 2. 50 2. 50
& t( _: |: n( D6 k" J抗返原指数Rt/ min 2. 45 5. 75 3. 50 8. 70$ g# q0 G& Y9 R
180 ℃×4 min 硫化
$ |" S6 f' }4 ?, V6 S7 v# u 拉伸强度/ MPa 22. 9 18. 9 21. 3 21. 6) l! Q5 v& ~ {: r' e
扯断伸长率/ % 500 480 480 500
2 j" ]" U7 p& P" t0 o4 ~ 300 %定伸应力/ MPa 8. 92 8. 32 9. 49 9. 25
1 v5 s! [. I2 `& u9 X% o6 I. m1 }2 ~ 邵尔A 型硬度/ 度56 57 59 58
# H7 H, N9 Y% t! ~ O. ] 1/ Q 0. 462 0. 447 0. 461 0. 476
( W# @, c6 X8 R0 K7 K% G: ~1 B) @3 |
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