高硬质NR/BR并用胶的增硬补强体系研究

zirkyful

这篇文章也是网上找的，希望能给大家带来帮助。
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高硬质NR/BR并用胶的增硬补强体系研究

高硬质NR/BR并用胶的增硬补强体系研究 轮胎和工业橡胶制品中常常需要高硬度的天然橡胶/顺丁橡胶(NR/BR)并用胶制品。常规的增硬方法是添加大量的炭黑,然而当硬度达到一定值后,再利用添加炭黑增硬收效甚微,并且给混炼、挤出、成型等各工艺带来一系列困难。因此在制备高硬质橡胶时,通常是在配合一定量的炭黑以保证胶料机械性能并降低成本的基础上,再添加其它增硬补强剂如苯甲酸、高苯乙烯树脂、酚醛树脂等来达到增硬的目的[1-2]。目前对NR/ BR 并用胶增硬的研究工作主要集中在轮胎尤其是胎圈三角胶的增硬上面[3-5] ,而对于邵A 大于90 的高硬质NR/ BR 并用胶的研究则相对较少。本方法主要研究了在添加炭黑达到一定硬度后,利用上述各种增硬体系使NR/ BR 并用胶达到高硬质状态时,各种增硬体系的增硬效果以及对胶料其它物理机械性能的影响。

1 实验部分 1. 1 主要原材料

天然橡胶(NR ,1 # 标胶) ,云南农垦;顺丁橡胶(BR9000) ,炭黑N220 、N330 ,山西飞鹰化工有限公司;酚醛补强树脂( HY-2000) ,山西化工研究院; 高苯乙烯橡胶( ZHS-860 ,苯乙烯含量60 %～65 %) ,齐鲁石油化工有限公司;其它材料均为市售工业级。

1. 2 设备与仪器

XL K-250 型开放式炼胶机: 上海橡胶机械一厂; XLB-DZ540 ×600/ 2000 式抽真空平板硫化机:宁波千普机械制造有限公司; GT-M2000A 硫化仪:高铁科技股份有限公司; TY-4069 阿克隆磨耗试验机,江都市天源试验机械有限公司。

1. 3 基本配方

NR ,50 ;BR ,50 ;ZnO , 7 ;硬脂酸,3 ;防老剂, 4.3 ;微晶石蜡, 1.7 ;N220 , 45 ;N330 , 45 ;气相法白炭黑, 5 ;促进剂,1.2 ;硫黄, 2.0 ;增硬剂, 变量。

1. 4 试样制备

将开炼机辊距调至0.5～1mm ,NR 薄通塑炼约10min 后加入BR ,混合均匀后开始混炼,先加入氧化锌、硬脂酸、防老剂等小料,再分批加入大料,最后加促进剂和硫黄。吃料完毕,打三角包3～5 次,调大辊距出片,停放16h 以上后返炼,然后在抽真空硫化机上硫化试样,硫化条件为141 ℃×12MPa×(t90 + 5min)

1. 5 性能测试

拉伸强度、扯断伸长率按照GB/ T528-1992 测试;硬度按照GB/ T531-1992 测试;撕裂强度按照GB/ T52921991 测试;阿克隆磨耗按照GB/ T 1689-1998 测试。

2 结果与讨论 2. 1 苯甲酸的增硬补强效果

苯甲酸及其用量对NR/ BR 并用胶的增硬及补强效果如图1 、图2 所示。

由图1 可见,苯甲酸对NR/ BR 并用胶具有明显的硬度效果。尤其当苯甲酸用量在2～3 份时,胶料的硬度增加幅度较大;添加3 份的苯甲酸,胶料硬度即能增加10 左右。另外,由图1 、图2 可见,随着苯甲酸用量的增加,NR/ BR并用胶的拉伸强度逐渐降低,撕裂强度和伸长率也逐渐降低并且下降幅度较大。

2. 2 酚醛树脂的增硬补强效果

橡胶补强用酚醛树脂是由苯酚和甲醛在酸性条件下合成的线性酚醛树脂,通常需要配合高温下可生成甲醛或亚甲基的固化剂,以提高胶料的耐热性,并降低胶料的热塑性[6]。本方法选取的酚醛树脂为山西化工研究院生产的经妥尔油改性的HY-2000 型酚醛补强树脂,与NR/ BR 具有较好的相容性。HY-2000 的用量对NR/BR 并用胶的增硬补强效果如图3 、图4 所示。

由图3 可见随着HY-2001 酚醛树脂用量的增加,尤其是添加量在6 份以下时,NR/ BR 并用胶的硬度大幅度增加;当HY-2001 用量超12 份时,胶料邵A 硬度可达95 以上,这对于制作超高硬度的橡胶制品具有重要的作用意义。同时,由图3、图4 可见,随着树脂用量的增加,胶料的拉伸强度、撕裂强度和扯断伸长率均有不同程度的下降。

2. 3 高苯乙烯配合对叔辛基苯酚甲醛树脂( C8 树脂) 的增硬补强效果

高苯乙烯( HSR) 是高含量苯乙烯与丁二烯的共聚物,在高温下表现出一定的弹性和柔软性,可在硫磺等硫化剂的作用下硫化,与NR、BR 有良好的相容性和良好的补强作用[7]。当HSR 用量为20 份时,C8 树脂的用量对胶料物理性能影响如图5、图6 所示。

由图5 、图6 可见,随着C8 树脂用量的增加,NR/ BR 并用胶的硬度略有增加,但是变化不大;胶料的拉伸强度逐渐降低,而伸长率则逐渐增大;胶料的撕裂强度先逐渐增大,在C8树脂用量超过8 份后又逐渐降低。当C8 树脂用量为8 份时,HSR 的用量对NR/ BR 并用胶的物理性能影响如图7 、图8 所示。

由图7 、图8 可见,随着HSR 用量的增加,胶料的硬度逐渐增加,胶料的拉伸强度先略有下降后上升,撕裂强度和伸长率则先增大后降低。分析其原因,可能是由于基本配方母胶中炭黑用量较大,炭黑聚集体密集,限制了橡胶分子链的形变能力,在加入HSR 和C8 树脂后,胶料的塑性流动能力提高,因而胶料拉伸强度降低而伸长率和塑性流动耗散能量提高。此外,少量的HSR 分散在胶料中,它的硬刚性微区阻碍了裂纹扩展从而也提高了基质的撕裂强度;当HSR 用量增加,胶料刚性提高,形变能力反而下降,导致应力难以分散转移,撕裂能和伸长率下降;当HSR 含量继续增大, HSR 可能由分散相变为连续相,因此胶料的拉伸强度提高[8]。

2. 4 各种增硬补强剂的横向对比

在NR/ BR 并用胶的邵尔A 硬度达到90 左右时,各种增硬补强剂的用量、胶料的其它性能以及与纯炭黑增硬胶料的性能对比如表1 所示。

由表1 可见,在邵A 硬度同样达到90 的情况下,需要添加大量的炭黑,这大大降低了胶料的物理机械性能,且工艺、操作困难;高苯乙烯所需用量也较大,但是赋予胶料较好的力学性能和优良的耐磨耗性能;苯甲酸用量相对最少,并能获得较高的拉伸强度,但是伸长率、撕裂强度和磨耗性能较低。

3　结　论

(1) 苯甲酸具有明显的增硬效果,但是同时会降低胶料的其它物理性能;当苯甲酸用量在3 份左右时,NR/ BR 并用胶硬度可提高10 左右。

(2) 相对于其它两种增硬补强剂来说,HY-2000 酚醛树脂的增硬效果最好,较少的用量即可使胶料的硬度大幅度提高,大量配合可以用于制备超高硬度制品(邵A 大于95) ;高苯乙烯/ C8 树脂的增硬效果相对最差,但是却能赋予胶料较好的力学性能和优良的耐磨耗性能.

chemwei

此篇文章 不错，感谢分享！

之见

要是有硫化曲线对比就更好了。

贺春江

没有压缩永久变形数据 和低温性能数据 .如果有感兴趣的胶友做了发上来,谢谢了

感悟LIU

好资料  学习了  细细拜读下

gj9993492

我看问题研究的不错，很有道理，不过在选材料还是有问题的。我和我的同事通过实践证明：所谓的齐鲁石化的高苯质量较差（几乎所有国内称为860的高苯乙烯），和正品比颜色和比重差别很大。通过实验与1904比废品增加4倍，与烟台世缘的HS-60比废品增加3倍。

姜平辉

资料不错的丶学习一下

zirkyful

我因为使用到高苯乙烯，所以这篇文章对我来说有意义。原来有兰化的高苯乙烯。现在我也使用山东那边的高苯，只不过是通过经销商，所以不知厂家。我对那边产品的评价是苯乙烯气味太大，同时品质不稳定。老兄的实验又让我确认了一次。另外，1904是国外的牌号么？结合苯乙烯含量是多少的？
新增：
' R+ i& E( c; }# e( K& |1 t另外，这篇文章我有个疑问就是为什么并用高苯乙烯和C8树脂？为什么不直接用高苯乙烯。费解

zheng213

文章不错，学习学习了

张海鹏

谢谢分享咯