硫化促进剂对氯丁橡胶压变的影响.doc

硫化促进剂对氯丁橡胶压变的影响摘要：研究了配方因素主要是硫化体系对氯丁橡胶压缩永久变形的影响。结果表明，在氧化锌用量5份的基础上再增加其用量不能降低压缩永久变形；硫黄用量增加压缩永久变形增大；促进剂乙烯基硫脲（etu）用量增加压缩永久变形减小；随偶联剂用量的的增加，氯丁胶的压缩永久变形先减小，到最小值后逐渐增大。关键词：配方氯丁橡胶压缩永久变形压缩永久变形是硫化橡胶重要的性能之一,硫化橡胶压缩永久变形的大小，涉及到硫化橡胶的弹性与恢复。影响恢复能力的因素有分子之间的作用力(粘性)、网络结构的变化或破坏、分子间的位移等。橡胶分子链在应力长时间作用下，会发生分子链的相对位移，产生应力松弛，应力除去后，橡胶分子的回复能力降低甚至失去，产生永久变形。较高的交联程度可减少橡胶分子的位移和应力松弛，保持较高的恢复能力、降低压缩永久变形1、2。资料表明，有关氯丁胶压缩永久变形的研究报道较少。王福坤3摘译的“低压缩永久变形氯丁橡胶的配方研究”中，探索了改进氯丁胶压缩永久变形的硫化体系，发现邻苯二酚和硼酸生成的酯（ctob）与三甲基硫脲（tmu）并用的硫化体系可获得低压缩永久变形的硫化胶。氯丁橡胶压缩永久变形的大小涉及到生胶、硫化体系、填料、增塑剂、加工助剂、硫化工艺等因素，但硫化体系无疑是最为重要、也是我们最为关注的影响因素之一，本工作研究了硫化体系及偶联剂对氯丁胶压缩永久变形的影响，希望对低压缩永久变形氯丁胶的配方设计有一定的借鉴作用。1 试验1.1 主要原材料氯丁橡胶s40v，日本电气化学公司产品；促进剂乙烯基硫脲（etu），浙江超细微化工有限公司产品；促进剂三甲基硫脲（tmu），日本大内新兴公司产品；偶联剂kh550，南京曙光化工公司产品；防老剂辛基化二苯胺（oda）；其他材料均为橡胶工业常用材料。1.2 试验仪器与设备160320开炼机，上海橡胶机械厂产；y33-50a平板硫化机，江西萍乡无线电专用设备厂； ek-2000无转子硫化仪，台湾育肯公司产。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,氧化锌 5，etu 1。1.4 试验方法压缩永久变形按gb/t 7759-1996试验，使用a型试样，试验条件为：压缩率25%，100，22h。2 结果与讨论2.1 氧化锌的影响氯丁胶常用5份氧化锌和4份氧化镁硫化，可以得到综合性能较好的硫化胶。在此基础上，试验了增大硫化剂氧化锌用量对氯丁胶压缩永久变形的影响，结果（图1）显示，随氧化锌用量的增大，氯丁胶的压缩永久变形没有明显的变化，300%定伸强度变化也不明显。氧化锌作为氯丁胶的硫化剂，在没有促进剂的情况下，可能发生下列反应：氧化锌通过上述反应使氯丁胶硫化4。显然，在配方中增加氧化锌的用量，在一定程度上可能会加快硫化速度，但并不会改变交联键的结构，同时对交联密度的影响也较小，因此对硫化胶的压缩永久变形影响不明显。图1 氧化锌用量对压缩永久变形的影响试验配方:氧化锌 变量,其他同基本配方.图2 硫黄用量对压缩永久变形的影响试验配方:n330 30,氧化锌 5,硫黄 如图所示,其他同基本配方.2.2 硫黄的影响图2为硫黄用量对氯丁胶压缩永久变形的影响，结果表明，随硫黄用量的增加氯丁胶压缩永久变形增大，而且增大的幅度较大。硫黄可以硫化二烯类橡胶如天然胶、丁苯胶、顺丁胶等，却不能硫化氯丁胶，但这并表示硫黄不能参与氯丁胶硫化过程中的硫化反应。tobolsky5等人提出的橡胶在高温下压缩永久变形的“双网络模型”理论，硫化胶在高温下的压缩永久变形与交联密度及交联网结构的热稳定性有关。表1的结果表明，在氯丁胶配方中加入硫黄后，胶料的硬度和定伸强度增加，表明硫化胶交联程度的增大。但交联键结构也有所改变，因为硫黄的加入可能导致交联结构中出现s-s链结构，而这种s-s链结构不稳定，容易在热和力的作用下产生断链，因此使硫化胶的压缩永久变形增大。表1 硫黄用量对氯丁胶硫化胶物理机械性能的影响硫黄用量/份00.51.01.52.0邵a硬度/度6466676868300%定伸强度/mpa7.27.98.28.28.4扯断伸长率/%739718707705707拉伸强度/ mpa25.023.724.024.623.92.3 促进剂的影响图3为促进剂etu用量对氯丁胶压缩永久变形的影响，结果表明，随etu用量的增大，硫化胶的300%定伸强度逐渐增大，压缩永久变形逐渐减小。促进剂etu用量的增加将导致交联程度的增大，从而使压缩永久变形减小。图4比较了促进etu和tmu对氯丁胶压缩永久变形的影响，显而易见，在等用量的前提下，促进剂etu具有更小的压缩永久变形性能。图3 etu用量对氯丁胶压缩永久变形的影响 图4 etu与tmu对氯丁胶压缩永久变形的影响试验配方：etu 变量，其他同基本配方 试验配方：etu/tmu 1，其他同基本配方2.4 偶联剂的影响图5为偶联剂kh550用量对氯丁胶压缩永久变形的影响，结果表明，随偶联剂用量的的增加，氯丁胶的压缩永久变形先是减小，到最小值后逐渐增大。本试验配方中，kh550用量1.5份时，压缩永久变形达到最小值。众所周知，偶联剂是一种具有特殊结构的有机硅化合物，在它的分子中，同时具有能与无机材料结合的反应性基团和与有机材料结合的反应性基团。偶联剂在氯丁胶体系中起着偶联和填充的双重作用，当偶联剂用量较少时，橡胶大分子受束缚较小，易滑动取向，应力分布均匀，因而能提高拉伸强度，同时减小压缩永久变形；随着偶联剂用量的增加，橡胶分子的束缚程度进一步加深，胶料的交联程度进一步提高，因而压缩永久变形逐渐减小；偶联剂用量继续增加，偶联剂则显现出明显的填充作用，使橡胶大分子链容易滑动，在应力的作用下易产生不可恢复的变形，导致压缩永久变形的增大。图5 kh550用量对氯丁胶压缩永久变形的影响试验配方:偶联剂 变量,其他同基本配方3 结论 配方因素对氯丁胶的压缩永久变形的影响研究结果表明：在氧化锌用量5份的基础上再增加其用量不能降低氯丁胶的压缩永久变形；硫黄用量增加压缩永久变形增大；促进剂etu用量增加压缩永久变形减小，tmu作促进剂的硫化胶比etu有更小的压缩永久变形；随偶联剂用量的的增加，氯丁胶的压缩永久变形先是减小，到最小值后逐渐增大，本试验中偶联剂用量为1.5份时氯丁胶的压缩永久变形最小。参考文献1 吴向东.影响硫化橡胶压缩永久变形的因素j.广东橡胶,2005,3:68.2 罗权焜,郭建华.浅谈硫化橡胶的压缩永久变形性能j.广东橡胶,2006