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配合剂对NBR硫化胶性能的影响 1 T4 y# J2 b% e! A7 S
2 Y- ] @0 s1 g# S6 o, L8 f$ I; E- _8 p
NBR因分子链上有较强极性的氰基而成为极性橡胶，在非极性和弱极性油类中基本不溶胀，耐油性仅次于聚硫橡胶和氟橡胶，因此广泛用于耐油密封制品。而有些常用的耐油密封制品则要求具有较高的硬度和强伸性能。本工作研究促进剂和炭黑对NBR硫化胶性能的影响。) L$ o3 |9 S) \: `& s
F) v9 q# ~ o5 ]' c
l 实验/ _4 G6 J" b% ]2 v, y
6 x9 e! C1 `/ z2 a& t+ G5 h
1.1 原材料8 A8 E: J5 N& a% }; k
5 g# a( h0 o7 l NBR，牌号26，俄罗斯产品；炭黑N330和N770，上海炭黑厂产品；炭黑N660，滕州第三化工厂产品；喷雾炭黑，抚顺炭黑股份有限公司产品；其它原材料均为工业品。9 n/ v7 \5 T, r- {( D6 }
/ A6 \+ T) J8 f- U/ q: I
1.2 基本配方
$ Y" o2 ~! {9 J8 E% `
8 w6 ~, X, b8 i NBR 100，氧化锌 5，硬脂酸 1，硫磺 O．3，防老剂RD 1.5，防老剂MB 1。
" Y0 Z' g6 j4 [' k( |# N7 L! n) i) v$ Z
1.3 试样制备
( V8 Y0 V3 l8 u# h
+ {5 `1 H" J! m7 d7 Q4 e5 ^ 为减小试验误差，按基本配方预先制成母炼胶，再按配方种类均分后分别加入促进剂和炭黑。试样用25 t平板硫化机模压而成，硫化温度为150℃，硫化压力(表压)为12 MPa，正硫化点用GK一Ⅲ型硫化仪测定。7 t3 K. N1 H1 b- G
# V" E/ d. X+ Y1 k l* @- ?
1.4 性能测试# K: w5 X8 e( L7 P; y
4 a; I, I) J+ j 硫化胶性能按相应的国家标准进行测定。
) B' W5 D# z4 {- S# _/ v7 O h1 N9 u$ `: }& U( |: s$ J
2 结果与讨论
# ?3 E8 [. m$ p u8 N) [. A" \" _: ~4 I8 C& j3 k+ j
2.1 促进剂的影响
/ r* y- Z# _ Q0 o ?4 z e1 ^4 g. l9 a$ p9 b. y
2.1.1 促进剂品种
! b" P, y" z. [+ m0 u$ U! F- D/ U+ }8 o; f
促进剂品种对NBR硫化胶性能的影响如表1所示。# M/ \& s" s- O) q% v* N T3 e% U9 ^
% r+ P; r# `3 |
从表1可以看出，与促进剂CZ和DM相比，含促进剂TMTD硫化胶的300％定伸应力、拉伸强度、撕裂强度和耐油性能均有较大提高，而硬度变化不大。这也正说明了促进剂TMTD的硫化活性较大，而CZ和DM均为中等活性的促进剂。因此，促进剂宜采用TMTD。% S) z$ Y6 A6 Y
! N' ]5 `& ]) P% M) e' U# p/ N
. W! p: Q& W. s. K( t/ o( R7 s5 k
+ M/ E5 q0 Z# z4 [
表l促进剂品种对NBR硫化胶性能的影响
% l" x2 I" D: Z7 a% ^0 f, `; K
5 b" _+ x: }4 A! g1 a, x& G 项目 促进剂品种
0 X8 I+ I1 j# T! [9 S5 g+ j
! X( M9 x. B# A CZ DM TMTD; ~* P* P# Q3 t, i: I* u" x" Y' `3 o
# |5 X. b0 W+ j" q
邵尔A型硬度/度300％定伸应力/MPa拉伸强度/ MPa 拉断伸长率/％ 拉断永久变形/％ 撕裂强度/（kN·m-1）30#机油浸泡后1) 体积变化率/％ 631.997.41108264343.74 632.329.12114592341.15 646.1815.8565112390.85- S5 r/ j. F! } Q* h4 i9 e
4 t( h5 _$ w& P% B$ N, K- k
注：1)浸泡条件为70℃×24 h。炭黑N770用量为30份，促进剂用量均为1.2份。) A% d% g1 x$ O' \; W* ^
6 {- o6 x: l. f$ Q# }5 t% V
& T$ k) k: Y( n
( J0 \. o: m) t* z7 l 2.1.2 促进剂TMTD用量
4 i9 s& T0 h+ V$ \+ F
( }7 Y T9 J) G" @5 Q 促进剂TMTD用量对NBR硫化胶性能的影响如表2所示。( G. n- D4 L. D5 X
& h q$ j; B k/ ], U2 k! z
; n8 F( B: R, E+ P) q! ~% e. C+ G# X6 _
表2促进剂TMTD用量对NBR硫化胶性能的影响' b- d0 b+ L+ p4 Z' W, ]' T
# V/ @- ]- C+ V 项目 促进剂TMTD用量/份8 ? k$ D% A3 f' v0 Z
- Q; J5 F. [$ }: Q; j8 p$ {1 J
1 1.2 1.58 }- n, `2 \+ J" w* {
& ?1 Q3 @% |; ` ?( j; G( q" S! ~
邵尔A型硬度/度300％定伸应力/MPa拉伸强度/ MPa 拉断伸长率/％ 拉断永久变形/％ 撕裂强度/（kN·m-1）30#机油浸泡后1) 体积变化率/％ 635.1714.2367016370.9 646.1815.8565112390.85 638.9815.875438371.48. h6 u+ z9 G' w
* ]. v# t$ r/ A4 d
注：1）浸泡条件为70℃×24h。炭黑N770用量为30份。; H1 }5 V7 n0 P% ~
2 g( R7 d5 U: N) ?
* I! p1 J' c6 u" P9 U0 D
& U7 v% L/ m: b; _6 i 从表2可以看出，随着促进剂TMTD用量的增大，NBR硫化胶的300％定伸应力和拉伸强度逐渐增大，拉断伸长率和拉断永久变形逐渐减小。当促进剂TMTD用量为1.2份时，NBR硫化胶的邵尔A型硬度和撕裂强度最大，耐油性能最好。这是由于促进剂TMTD属超促进剂，主要起硫给予体的作用，加热至100℃以上时即缓慢分解析出游离硫，因此其活性较高，对交联程度的影响较大。随着促进剂TMTD用量的增大，交联程度提高，硫化胶变脆，弹性下降。因此，促进剂TMTD的最佳用量为1.2份。7 K7 y7 q+ X' [- Q t6 E" t
3 y# A2 \9 ?" N% {5 |4 Z( Q/ Y' d 2.2 炭黑的影响( y1 D/ P$ L4 B
+ Q l2 y4 T" m8 B8 E 2.2.1 炭黑品种! V3 ~5 t$ V) c j9 S1 M3 P5 h
6 [: i; p/ Y. @, X; n 炭黑品种对NBR硫化胶性能的影响如表3所示。
. ]5 H: [# p1 I. L6 q" o0 k3 Z! l0 X! M4 a$ X
表3炭黑品种对NBR硫化胶性能的影响
; }$ c6 N7 U( \; f% y) ?7 x1 ^4 B6 z! G* Z* Z1 ~6 N
项目 炭黑品种# r. B; ]1 k7 A+ Q( f% w' e |
% [. r: L7 w$ V- Z
N330 N660 N770 喷薄炭黑
4 g9 b; n# ]$ b5 Z: _1 U& D- j2 o: s1 Y' e
邵尔A型硬度/度拉伸强度/ MPa 拉断伸长率/％ 拉断永久变形/％ 压缩永久变形1)/％ 7819.3722446 7218.5431966 6110.0743266 6510.6034067
, A2 D/ ]4 V# ?4 x( i& W! ] r8 @8 S
2 S- `' I5 ]! d' A 注：1）试验条件为100℃×24h，压缩率15％。促进剂TMTD用量为1.5份，炭黑用量均为75份。
" K, R" X, B& L( N) \
9 b' I, `- o! U1 @* P 5 q% }0 [* y! {$ W# o$ D
5 q5 `8 {$ b$ D- r 从表3可以看出，与炭黑N660、N770和喷雾炭黑相比，填充炭黑N330的硫化胶的硬度和拉伸强度较大，而拉断伸长率、拉断永久变形和压缩永久变形较小。因此，炭黑宜采用N330。+ s, _, i" n% S: x. G, b1 {
% I! `& ?! Q5 S5 V6 K 分析原因认为，炭黑在胶料中的补强效果与其粒径和结构性有关。炭黑粒子越细，补强性能越好；结构越高，填充硫化胶的硬度越大，拉断伸长率越小[1]。因此，粒子较细、结构较高的硬质补强型炭黑N330的硬度比粒径较大、结构较低的半硬质半补强型炭黑N660和N770高，拉伸强度大，但拉断伸长率较小。- S* `, H8 f# x
t- W5 a( q/ j 2.2.2炭黑N330用量% o" g, N I7 h5 _* E; I
7 T m7 T& p) y 炭黑N330用量对NBR硫化胶性能的影响如表4所示。# l) q7 b0 _% N; x$ u
$ R- j& V, A( A
7 g1 ]0 P- \5 k- h3 k9 I! F. _# M+ ~, }; p' k
表4炭黑N330用量对NBR硫化胶性能的影响
3 W( c! ~$ l; c' D6 W
, M" R& s& }! c$ x8 ]8 B$ f0 Y 项目 炭黑N330用量/份
0 Q8 x: A }7 N' O; h$ w2 y6 a1 W/ m$ V. ?: ~2 z8 M- L* ?- s& m
25 50 75) q. ^, i8 A! B3 l2 @* l
+ n7 M" |- G5 d N% m1 J" v 邵尔A型硬度／度拉伸强度／MPa拉断伸长率／％拉断永久变形／％压缩永久变形1)／％ 506.8734149 6316.0634057 7819.37224466 g. s1 Z9 g9 _+ S2 [% D
5 `6 R2 s! D% V, k9 \7 I
注：1)试验条件为100℃×24 h。压缩率15％。促进剂TMTD用量为1.5份。
4 e: S+ l5 Y$ X9 [+ i1 R
5 q6 m: D' o# C* Y# t* h1 F% U+ P ( X7 k' c7 z& \$ P3 g3 U0 e% G
/ P. w2 ?5 h: ~; ^
从表4可以看出，随着炭黑N330用量的增大，NBR硫化胶的邵尔A型硬度和拉伸强度逐渐增大，拉断伸长率和压缩永久变形逐渐减小。若再增大炭黑N330用量，硫化胶的物理性能变化趋势不变。考虑到胶料的工艺性能，认为炭黑N330的用量以75份为宜。
1 F5 w- A+ u) ] d8 q# v) D2 j* f3 Q$ v" [# k; M
3 结论
# Z6 j- `+ J+ T e$ v
- u3 C- u: M7 o |; ]4 c @ (1)与促进剂CZ和DM相比，促进剂TMTD的NBR硫化胶的300％定伸应力、拉伸强度、撕裂强度和耐油性能较高，而硬度变化不大；促进剂TMTD的最佳用量为1.2份。9 W6 q0 s. _* x5 V# G' w- z3 r
8 D4 I9 q) _2 W- |$ r; Y' a' F: R7 _ (2)与炭黑N660、N770和喷雾炭黑相比，填充炭黑N330的NBR硫化胶的硬度和拉伸强度较大，而拉断伸长率、拉断永久变形和压缩永久变形较小；炭黑N330的用量以75份为宜。
9 h4 E) W. [: [6 g/ l8 p7 x; _1 p, d- [; r
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