高耐老化性能NR与BR并用配方研究-毕业设计

徐州工业职业技术学院徐州工业职业技术学院 毕业设计 论文 毕业设计 论文 高耐老化性能 NR 与 BR 并用配方研 究 High aging resistance properties of NR and BR with formula research 班级 高分子应用 092 学生姓名 封 婷 婷学号 930202007 指导老师 刘 惜 春职称 副教授 导师单位 徐州工业职业技术学院 论文提交日期 徐州工业职业技术学院 毕业设计 论文 任务书 课题名称 高耐老化性能 NR 与 BR 并用配方研究 课题性质科学实验类 班级高分子应用 092 学生姓名封婷婷 学号930202007 指导教师刘希春 导师职称副教授 一 选题意义及背景 随着世界汽车工业和高分子材料工业的迅猛发展 橡胶的应用及需求越来越 大 而橡胶工业的发展使对橡胶性能有了更高的要求 目前 几乎所有的工程橡 胶制品 特别是橡胶支座类橡胶制品 对耐天候性都提出了非常高的要求 个别 的要求在全天候下使用寿命达 60 80 年 有点甚至要求在 100 年以上 因此 研究具有高耐老化性能 而且具备较低的成本的橡胶配方有巨大的价值 近年我国橡胶防老剂生产能力与产量快速增加 而且产品结构调整初见成效 其中防老剂中对苯二胺类和喹啉类品种产能增长迅速 传统有毒的萘胺类产品逐 步萎缩 仅有部分中小型企业维持生产 2004 年主导助剂品种呈现供不应求态 势 由于原油价格持续高位运行 导致橡胶助剂最主要原料苯胺价格上调 2004年 所有橡胶助剂品种价格全部上涨 尤其橡胶防老剂三大主要品种防老剂RD 4010NA 4020同比2003年上涨均超过30 以上 橡胶防老剂新品种开发与应用较少 而且随着环保要求越来越严格 橡胶防 老剂新品种不多 即使国外有部分新品种开发出来 但是在短期内不会改变目前应 用格局 但是这些品种具有环保和高效性 具有一定发展前景 还是非常值得注意 的 根据国内外防老剂的发展趋势来看 新品种在不断开发且越来越趋于高效能 和高环保化 但并不能完全满足使用要求 所以研究高耐老化性能橡胶使用的防 老剂这一课题还是非常重要的 我们引用最近几年使用最广泛的防老剂 有防老 剂4010NA 防老剂BLE 防老剂RD 通过单用和并用两种方式来研究橡胶的老 化性能 二 毕业设计 论文 主要内容 1 配方胶料主要性能要求 扯断强度 15 MPa 扯断伸长率 450 硬度 邵尔 60 5 老化试验条件 75 96h 时 扯断强度变化率 15 扯断伸长率变化率 20 硬度变化率 10 10 2 复习巩固已学过的有关橡胶配方设计的基本知识 橡胶配方设计的意义 橡胶配方研究的基本类型 橡胶配方设计原则 橡胶配方设计的程序 橡胶配方的表示方法 橡胶配方的计算 3 熟练掌握根据物理机械性能设计配方的原理及基本方法 4 熟练掌握胶料物理机械性能的测试方法 5 熟练物理机械性能的测试仪器的基本操作方法 6 学习分析问题 解决问题的方法 提高独立设计的能力 7 学习一般科技论文的撰写方法 三 计划进度 序 号时间任务内容地点备注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 8 月 29 日 8 月 30 日 9 月 3 日 9 月 4 日 9 月 9 日 9 月 10 日 9 月 15 日 9 月 16 日 9 月 21 日 9 月 22 日 9 月 26 日 9 月 27 日 9 月 28 日 10 月 9 日 10 月 10 日 10 月 11 日 10 月 14 日 下达设计任务书 熟悉与题目 收集有关的技 术资料 根据物理机械性能设计初 步拟定配方并进行第一轮 试验 第二轮试验 第三轮试验 第四轮试验 试验数据分析整理 论文撰写 上交论文 公开答辩 分组答辩 图书馆 四 毕业设计 论文 结束应提交的材料 1 实验数据记录一份 2 论文打印稿一份 3 论文电子稿一份 指导教师 刘希春教研室主任 赵晓波 2010 年 11 月 23 日2010 年 11 月 23 日 论文论文真实真实性性承诺及指导教师承诺及指导教师声明声明 学生学生论文论文真实真实性性承诺承诺 本人郑重声明 所提交的作品是本人在指导教师的指导下 独立进行研究工 作所取得的成果 内容真实可靠 不存在抄袭 造假等学术不端行为 除文中已 经注明引用的内容外 本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成 果 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 如 被发现论文中存在抄袭 造假等学术不端行为 本人愿承担本声明的法律责任和 一切后果 毕业生签名 日期 指导教师关于学生论文真实性审核的声明指导教师关于学生论文真实性审核的声明 本人郑重声明 已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核 确定其内容均 由学生在本人指导下取得 对他人论文及成果的引用已经明确注明 不存在抄袭 等学术不端行为 指导教师签名 日期 高耐老化性能 NR 与 BR 并用配方研究 选题背景选题背景 众所周知 橡胶材料作为一种高分子合成材料 通病是易老化 在使用和贮存 过程中 其性能会随时间的增加而逐渐下降 甚至丧失使用性能 其在使用过程中 也 会经受不同的环境 特别是一些极端的环境使得橡胶材料及构件的性能严重劣化 如空 间环境大范围的温度变化 90 125 要求航天飞行器某些部位 如弦窗 的密封材 料不仅要经受得住长时间高温 而且在低温下弹性要好 在飞行器返回进入大气层过 程中 还要能满足瞬时的热密封 以保证在整个温度范围内可靠地密封 航天器的气动 系统直接影响到密封舱内的工作环境和宇航员的生命安全 这些都要求我们在研制材 料和产品的过程中必须考虑材料和产品的环境适应性能 因此 国内外都在研制新的 防老剂品种 近年我国橡胶防老剂生产能力与产量快速增加 而且产品结构调整初见成效 其 中防老剂中对苯二胺类和喹啉类品种产能增长迅速 传统有毒的萘胺类产品逐步萎缩 仅有部分中小型企业维持生产 2004 年主导助剂品种呈现供不应求态势 由于原油价 格持续高位运行 导致橡胶助剂最主要原料苯胺价格上调 2004年所有橡胶助剂品种价 格全部上涨 尤其橡胶防老剂三大主要品种防老剂RD 4010NA 4020同比2003年上涨 均超过30 以上 尽管我国防老剂近年来生产与发展取得一定进步 但是仍不能满足国内轮胎和橡 胶制品快速发展的需求 每年仍需要进口一定数量的高效环保品种来满足国内市场需 求 同时国内也有部分产品如RD 等产品供出口 鉴于我国汽车 轮胎工业 尤其全球主 要轮胎生产商继续加快在我国实施轮胎生产基地的工程 国内子午线轮胎能力迅速扩 张 轮胎助剂本土化进程将进一步加快 国内消费市场需求强劲 橡胶防老剂新品种开发与应用较少 而且随着环保要求越来越严格 橡胶防老剂 新品种不多 即使国外有部分新品种开发出来 但是在短期内不会改变目前应用格局 但是这些品种具有环保和高效性 具有一定发展前景 还是非常值得注意的 如防老剂 4030 作为天然橡胶及各种合成橡肢的有效的抗臭氧防护助剂 静态下抗臭氧老化效果 极佳 明显优于抗臭氧老化性能优异的防老剂4010NA和4020 因而特别适用于长期处 于静态条件下的电线电缆 胶管 胶带等室外使用的橡胶制品 也可以用于一般工业 橡胶制品 本品为液体 易分散 用量大时无喷霜问题出现 对混炼胶有加速硫化和缩短 焦烧时间的作用 用于天然橡胶或丁苯橡胶为主要原料的橡胶制品 抗屈挠龟裂性很差 但在天然橡胶和顺丁橡胶并用体系中 抗屈挠龟裂性能由于顺丁胶抗屈挠性能优越 可 在动态环境下使用 且兼具有抗静态老化性能优良的特点 可以单独使用于抗静态臭 氧老化性能要求苛刻的某些橡胶制品 通常与防老剂4010NA 4020并用 以改善抗屈挠 龟裂的性能 防老剂FR 化学名称2 2 4 三甲基 1 2 二氢化喹啉 首先由日本住友化学公司成功 推出 该品是防老剂rd的同系物除保持防老剂rd抗热氧老化性能优异特点外 耐热 耐 屈挠龟裂性能有明显改善 尤其是耐屈挠性能的改善 拓宽了本品的使用范围 可用于 动态条件下使用的多种橡胶制品 适应于天然橡胶和除氯丁橡跤外各种合成橡胶 可以 单独使用也可以与其他防护助剂一起使用 与防老剂rd相比 在胶料中溶解度大 用量 大时候无喷霜问题出现 由于原始胺含量低 碱性较小 对胶料硫化特性的影响较防老 剂rd小 在使用不溶性硫磺的场合 对不溶住硫磺的返原无影响 目前日本住友公司主 要生产 国内部分橡胶防老剂生产企业也进行研制 目前意大利大湖公司开发的防老剂 HPJ也是该类产品 其二聚体含量比普通防老剂rd高1倍 含量约为50 左右 根据国内外防老剂的发展趋势来看 新品种在不断开发且越来越趋于高效能和高 环保化 但并不能完全满足使用要求 所以研究高耐老化性能橡胶使用的防老剂这一 课题还是非常重要的 我们引用最近几年使用最广泛的防老剂 有防老剂4010NA 防老剂BLE 防老剂RD 通过单用和并用两种方式来研究橡胶的老化性能 摘要摘要 本文主要研究几种防老剂对天然与顺丁并用胶料耐老化性能的影响 即橡胶老 化前后的拉伸强度 扯断伸长率和硬度的变化 通过改变防老剂的种类与用量来分析 其老化性能的好坏 在防老剂用量相同时 防老剂4010NA与防老剂RD并用比防老剂 4010NA与防老剂BLE并用效果佳 防老剂4010NA与防老剂BLE并用体系比防老剂 4010NA单用的硫化胶的耐老化性能优异 单用防老剂4010NA用量在2 5份时比用量 为2份时耐老化性能更为突出 经实验结果表明 防老剂用量在2 5份时 天然与顺丁 并用胶料耐老化性能最好 关键词关键词 防老剂 天然与顺丁胶 耐老化性能 Abstract This paper mainly studies several antioxidants on natural and synthetic rubber and material ageing properties That is the rubber before and after aging on tensile strength elongation and hardness change By changing the type and dosage of antioxidant to analyze its aging performance In the same amount of antioxidant antioxidant 4010NA and antioxidant RD and ratio of antioxidant 4010NA and antioxidant BLE and with good effect antioxidant 4010NA and antioxidant BLE and antioxidant 4010NA system than single use of the vulcanized rubber anti aging performance single antioxidant 4010NA dosage in 2 5 when the dosage is 2 times than the aging resistance performance more prominent The experimental results show that the antioxidant content in 2 5 natural and butadiene rubber and the aging resistance performance of the best material Key words antioxidant natural and butadiene rubber aging resistance 前言前言 橡胶工业的发展 使橡胶广泛应用于建筑 汽车 电子电气 航空航天等 各个领域 而由于材料本身的老化性 制约其使用寿命 对实际应用带来不便 因此 研究人员在不断的开发新的防老剂品种 追溯历史 1861 年 Hof fman 霍夫曼 发现 了橡胶由于吸收空气中的氧而导致老化 进而对橡胶的防老化问题进行了深入的研 究 1870年 Murphy 在橡胶中使用了苯酚 甲酚 这是橡胶防老剂的首次使用 同时 他申请了专利 而后 1930 1940 年 出现了构成现在的苯酚类 胺类基本体系的防 老剂 并一直使用至今 最近 因为人们要求防老剂要具有高耐热性 耐挥发性 耐 抽出性 耐污染性 因而使用高分子量的或聚合物加成反应型防老剂的实例也不少 另外 光稳定剂 紫外线吸收剂 金属抑制剂也属于防老剂范畴 所谓橡胶老化 就是生胶和硫化橡胶 包括橡胶制品 在储存 运输 或加工 使 用过程中 由于受到内外因素的综合作用和影响 引起橡胶的组成 结构的破坏使其 逐步失去原有的优良性能 甚至丧失使用价值 老化 是一种不可逆的化学反应 是 所有高分子材料的本身属性 其表象表现在性能的变坏 变劣 橡胶老化引起材料外 观和性能的变化 如力学性能 电气性能等 对于实际生活中的制品 尤其是鉴于以 上特性的制品的正常使用 造成影响 要取橡胶材料的防老化措施 提高其防老化的 性能 是橡胶老化研究的重点 4 为了防止汽车轮胎 胶管 胶带等工业用橡胶制品以及胶鞋 自行车胎 胶布制 品和体育用制品由于氧 臭氧 光 热和机械应力引起的橡胶的老化 就要加入防老 剂 防老剂主要有酚类衍生物 芳香族胺类衍生物等有机化合物 石蜡及微晶状的腊 等也被广泛使用 7 为了获得较好的防护效果 可以选用具有不同作用机理的防老剂并用 产生协同 效应 防老剂的加入 可以大大提高橡胶的老化现象 9 目前使用最广的防老剂为4010 系列 4020系列 防老剂 BLE 防老剂 RD 等 现今橡胶防老剂新品种不多 即使国外 有部分新品种开发出来 但是在短期内不会改变目前应用格局 但是这些品种具有环 保和高效性 具有一定发展前景 还是非常值得注意的 4 第一章第一章实验部分实验部分 1 1 1 1初步配方 1 1 11 1 1胶料的选择胶料的选择 天然橡胶具有优异的综合物理机械性能 在常温下具有很好的弹性 橡胶分子结 构规整性好 在外力作用下可以结晶 为结晶橡胶 具有自补强性 在常温下为高弹 性体 耐热耐介质性能优异 是非极性物质 其绝缘性能较好 天然橡胶的加工性能 良好 容易进行塑炼和混炼 天然胶还具有很好的耐屈捞疲劳性能 耐磨性耐寒性较 好 具有良好的气密性 一般与 BR 和 SBR 并用与轮胎或其它工业 顺丁橡胶是通用 橡胶中弹性 耐寒性能最好的胶种 结构规整性好 耐磨性特别好 为不饱和橡胶 易使用硫磺硫化 也易发生老化 分子链非常柔顺且化学活性较天然橡胶较低 所以 耐屈捞性能优异 1 由于分子链柔性好 湿润能力强 因此可比天然和丁苯胶料填充 更多的填料和操作油 从而有利于降低成本 但顺丁胶耐撕裂和抗湿滑性能差 所以 与天然并用受到限制 BR 50时 混炼性能和粘性很差 8 在综合考虑胶料机械性能 与降低成本的情况下 研究天然与顺丁胶并用的耐老化性能 其天然橡胶60份 顺丁 橡胶40份 1 1 21 1 2 硫化体系的选择硫化体系的选择 NR BR 一般情况下都采用硫黄硫化 硫化体系根据促进剂和硫黄用量比例变化 可以组成三种不同特点的硫化体系 表表 1 1 硫化体系对比表 硫化体系对比表 名称用量优缺点 普通硫化体系硫黄 2 3 份 促进剂 0 5 1 份 硫化胶的拉伸强度高 耐磨性和抗 疲劳龟裂性好 但耐热老化性能差 有效硫化体系硫黄 0 3 0 5 份 高用 量促进剂 3 5 份 抗还原性好 硫化均匀性好 硫化 胶耐热性好 耐压缩变形性好 生 热小 但耐磨性和抗疲劳龟裂性差 且成本高 半有效硫化体系硫黄 0 8 1 5 份 促进 剂 1 1 5 份 保留了有效硫化体系的优点 还大 大提高了疲劳龟裂性能 因此适用 于中等耐热和动态条件下工作的制 品 从图表可知 半有效体系的耐热性 耐磨性 抗疲劳龟裂性都比普通和有效硫化 体系要好 且抗疲劳寿命长 即选用半有效硫化体系来硫化 设计半有效硫化体系时 促进剂尽可能选用并用方式 以提高硫化活性 降低促进剂的总用量 选用 AA 型 NA 型并用体系为佳 可得到较好的抗焦烧性能和硫化平坦性 1 即选用噻唑类促进 剂 CZ 和次磺酰胺类促进剂 DM 并用 提高胶料的硫化特性和物理力学性能 促进剂 DM 和促进剂 CZ 各取 1 5 份 硫磺 1 份 硫化活性剂的选择 在硫黄 促进剂硫化体系中 普遍的使用氧化锌硬脂酸并用 来增加促进剂的活性 提高硫化速度和硫化效率 氧化锌除作为活性剂外 还具有补 强 着色和增加胶料导热性的作用 10 这对厚制品硫化非常有利 此次设定其用量氧 化锌为 5 份 硬脂酸为 1 份 1 1 31 1 3 补强体系的选择补强体系的选择 为提高硫化胶的力学性能 需在混炼胶中加入炭黑 对于天然橡胶可加入槽黑和 中超耐磨炉黑 可提高胶料的耐磨性 耐屈挠性龟裂性 生热性 并可以提高胶料的 定伸应力和硬度 改善混炼操作 使压出品表面光滑 对于顺丁橡胶 由于本身缺乏 强韧性 混炼时内摩擦作用小 会影响炭黑的均匀分散性 因此宜选用结构性高 分 散性好的油炉法炭黑 在所用炉法炭黑中 炭黑的粒子越细 耐磨性越好 如中超耐 磨炉黑的耐磨性优于高耐磨炉黑 超耐磨炉黑耐磨性高于中超耐磨炉黑 超耐磨炉黑 由于粒子太细 制造工艺困难 如混炼时开 密炼机的电流负荷大 生热高 在压出 时易破边等 因此限制了它的发展作用 所以中超耐磨炉黑最适于顺丁橡胶的补强 8 以炉黑为主 加入少量的白炭黑 10 份左右 也可以提高耐磨性和抗刺扎能力 表表 2 2 浅色填料在顺丁橡胶中的补强作用 浅色填料在顺丁橡胶中的补强作用 配方序号1234 白炭黑4050 碳酸镁 40 碳酸钙 60 硫 化 条 件 150 min 70707080 拉伸强度 Mpa7 710 711 31 9 扯断伸长率 590510840573 300 定神应力 Mpa 2 95 71 91 2 硬度 邵尔 A 49665446 撕 裂 强 度 KN m 2127 15 阿克隆磨 耗 cm3 1 61km 0 1130 0640 0180 245 通过对比 综合考虑胶料的机械性能 加工性能和成本三方面 选用中超耐磨炉 黑 40 份 白炭黑 10 份 1 1 41 1 4 防护体系的选择防护体系的选择 天然橡胶与顺丁橡胶是不饱和的橡胶 极易受氧 臭氧 紫外线等物质的作用而 产生老化 防老剂的选择对橡胶耐老化性能十分重要 现今使用最广泛的防老剂有 4010NA 防老剂 BLE 防老剂 RD 等 4010NA 在臭氧 热空气和屈捞疲劳龟裂老 化方面有卓越的防护效能 还能抑制铜 锰等有害金属对橡胶的催化老化作用 是天 然橡胶 合成橡胶及胶乳用通用型优良防老剂 防老剂 RD 对热和氧引起的老化防护 效果极佳 适用于天然胶及丁腈 丁苯 乙丙及氯丁等合成橡胶 在动态条件下使用 的橡胶制品中 如轮胎胎面和运输带 可将它与防老剂 4010NA 或 AW 并用 防老剂 BLE 对热 氧 臭氧 气候和屈挠等有良好的防护性能 在天然橡胶和氯丁 丁腈 丁苯 顺丁等合成橡胶和胶乳中可用作通用型防老剂 在胶料中较易分散 适用于轮 胎面 胶带 胶管等工业制品的生产 综合考虑胶料的加工性能与耐老化性能 选择 防老剂 4010NA 与防老剂 BLE 并用 产生协同效应 防老剂 4010NA 1 份 防老剂 BLE 1 份 1 1 51 1 5 软化增塑体系的选择软化增塑体系的选择 加入软化剂可增大橡胶可塑性 改善加工性能 使补强填充剂获得均匀的分散 增加胶料的柔软性和自粘性等 固体古马隆与橡胶有良好的相容性 有助于炭黑分散 并能改善胶料的压出 压延及粘着性等工业性能 还能溶于硫磺 因而能使硫磺均匀 分散和防止焦烧 还能提高硫化胶的力学性能和耐老化性能 固体古马隆不易挥发 应用时损失很小 为了使胶料混炼时易包辊 改善工艺性能 选用煤焦油类固体古马 隆 8 份和链烷烃油类石蜡油 6 份并用 2 1 基本配方 天然橡胶 3 60 顺丁橡胶 40 氧化锌 5 硬脂酸1 N22040 白 炭黑 40 固体古马隆 8 石蜡油 6 防老剂 4010NA1 防老剂 BLE1 硫黄 1 促进剂 CZ 1 5 促进剂 DM 1 5 3 1 仪器设备 XK 160 开放式炼胶机 无锡市第一橡塑机械设备厂产品 QLB 25 平板硫化 机 无锡市第一橡塑机械设备厂产品 GT M2000 A 无转子硫化仪 高铁科技股 份有限公司产品 GT 7016 AR 气压式自动切片机 高铁科技股份有限公司产品 WHT 10A 型 测厚仪 江都试验机械厂 邵尔氏 LX A 型 橡胶硬度计 江都市真威 试验机械有限公司 401A 型老化试验箱 上海实验仪器总厂制造 JDL 2500N 电子 式拉力试验机 新真威试验机械有限公司 4 1 试样制备 4 1 14 1 1混炼工艺条件混炼工艺条件 设备规格 160 320 开炼机 辊温 前辊 55 60 后辊 50 55 辊距 1 7 0 2 mm 挡板距离 250 270 mm 加料顺序 生胶包辊 SA ZnO 促进剂 防老剂 填料 S8 割刀 打三 角包 下片 4 1 24 1 2 混炼胶的制备混炼胶的制备 1 1 塑炼塑炼 为了增大生胶的可塑性 改善胶料的流动性 便于压延 压出操作 使胶坯形状 和尺寸稳定 当配方使用天然橡胶或黏度相差很大生胶并用时 为了保证混炼胶的质 量要求 需对天然胶和高黏度的生胶进行塑炼 以便配合剂或另一生胶能均匀分散 塑炼前要胶料进行烘胶 切胶 破胶 对配合剂进行粉碎 烘干 称量 塑炼通常采 用 XK 160 开炼机薄通方法 一般要求塑炼胶应达到威廉氏可塑度 0 30 0 50 为宜 2 2 混炼混炼 混炼是实验中重要环节之一 是为了保证配合剂的均匀分散 使补强剂与生胶产 生一定数量的结合橡胶和使胶料具有一定的可塑性 混炼时间的长短对胶料的力学性 能影响很大 混炼主要使用 XK 160 开炼机混炼 开炼机混炼是借助于两辊筒的挤压 剪切作用及人工割胶 翻炼将各种配合剂均匀分散到生胶中 翻胶的方法较多 常用 的方法有两面三刀 打卷 打三角包 两面三刀翻胶就是用割刀在辊长 3 4 处割下胶 片 打卷方法与两面三刀相似 只是割下的胶进行打卷 然后倒转加入辊距 打三角 包通常在薄通时采用 2 4 1 34 1 3 硫化胶的制备 硫化胶的制备 硫化试片在平板硫化机上进行 硫化条件分别为 145 15min 145 18min 145 15min 145 18min 1 1 性能测试性能测试 1 硬度的测试 硬度是橡胶抵抗外力压入的能力 目前世界上普遍采用两种典型硬 度计测量硬度 一种是邵尔式硬度计 另一种是国际橡胶硬度计 邵尔硬度计中使用 最普遍的是邵尔 A 式硬度计 测量的硬度值与国际橡胶硬度值非常接近 2 拉伸强度测试 拉伸强度即试样扯断时单位面积上所受负荷的大小 P bh 式中 拉伸强度 Mpa P 试样拉断时承受的负荷 N b 试验前试样工作部分宽度 cm h 试验前试样工作部分最小厚度 cm 3 扯断伸长率的测试 扯断伸长率是试样扯断时伸长部分与原长之比 Y L1 L0 L0 式中Y 扯断伸长率 L0 试验前试样工作部分标距 mm L1 试样扯断时的标距 mm 4 热空气老化的测试 在常压 恒温与热空气作用下 经过一定时间 测量试样物 理 机械性能的变化 用来衡量橡胶的热稳定性和防老剂的效能等 5 2 性能要求性能要求 表表 3 3 橡胶物理机械性能应满足的要求橡胶物理机械性能应满足的要求 项目天然与顺丁橡胶 硬度 邵尔 A 60 5 拉伸强度 Mpa 15 扯断伸长率 450 热空气老化 试验条件 h 75 96h 硬度变化 邵尔 A 10 拉伸强度降低率 15 扯断伸长率降低率 20 第二章结果与讨论 1 1 实验一 1 1 11 1 1 配方配方 原材料名称基本配方 质量份 生产配方 g NR60300 BR40200 促进剂 CZ1 57 5 促进剂 DM1 57 5 ZnO525 硬脂酸15 ISAF40200 白炭黑1050 固体古马隆840 石蜡油630 防老剂 4010NA15 防老剂 BLE15 硫磺15 合计176880 注 生产配方 基本配方 换算系数 k 换算系数 k 炼胶机的容量 基本配方 的总质量 换算系数 k 1000 176 5 6 为了称量方便 k 值取 5 1 1 21 1 2 所得数据所得数据 硫化实验硫化时间 15min T10T90MHML 1 506 453 211 09 拉伸试验中值 厚度 mm 试样一1 991 961 971 97 试样二2 022 032 022 02 试样三1 971 981 961 97 硬度 A 646159616261 拉伸强度 Mpa 16 8318 4718 4218 42 扯断伸长率 699 0774 2668 2699 0 老化后拉伸 老化后拉伸 7575 96h96h 试样名称厚度 mm 拉伸强度 Mpa 扯断伸长率 试样一2 0021 13661 7 试样二2 1321 16634 4 试样三2 0519 55419 0 中值 硬度 A 727268697171 老化后性能变化率老化后性能变化率 编号硬度变化 A 强度变化率 扯断伸长率变化 率 1015 9 1 1 31 1 3 实验分析实验分析 从以上实验结果可以看出 硫化胶的硬度平均值偏指标的最大值 拉伸强度 扯 断伸长率已达到性能指标 由于在加炭黑时为了使炭黑分散均匀 翻炼胶的时间过长 导致胶料有点过炼 使得胶料硬度比实际硬度稍大 在做硫化仪实验时测得焦烧 T10 化后的胶片严重欠硫 出现胶层气泡 闷气明疤 色泽不均匀等 经过分析后把硫化 时间调至 15 分钟 启模后胶片质地光滑 表面无气泡 试片老化后 硬度变化和强 度变化率都达到了性能指标的最大值 扯断伸长变化率为 9 本轮实验已满足课题 性能指标 但老化后性能并不太理想 所以第二轮改变防老剂种类 使用 4010NA 与 RD 并用 控制好炼胶时间 防止过炼 2 1 实验二 2 12 1 1 1 配方配方 原材料名称基本配方 质量份 生产配方 g NR60300 BR40200 促进剂 CZ1 57 5 促进剂 DM1 57 5 ZnO525 硬脂酸15 ISAF40200 白炭黑1050 固体古马隆840 石蜡油630 防老剂 4010NA15 防老剂 RD15 硫磺15 合计176880 2 1 22 1 2 所得数据所得数据 硫化实验硫化时间 T10T90MHML 18min 4 3112 3442 17314 159 拉伸试验中值 厚度 mm 试样一1 851 841 831 83 试样二1 891 911 881 89 试样三1 892 021 891 89 硬度 A 555456565656 拉伸强度 Mpa 16 3814 5315 8315 83 扯断伸长率 632 0640 0701 3640 0 老化后拉伸 老化后拉伸 7575 96h96h 试样名称厚度 mm 拉伸强度 Mpa 扯断伸长率 试样一1 9617 12592 4 试样二1 9113 87519 3 试样三1 9117 73580 9 中值 硬度 A 636364626463 老化后性能变化率老化后性能变化率 编号硬度变化 A 强度变化率 扯断伸长率变化 率 78 9 2 1 32 1 3 实验分析实验分析 根据本次实验结果可以看出 硫化胶的硬度在 56 度左右 扯断伸长率在 650 左右 已经达到性能要求 但由于在加工工艺方面 没有正确的掌握好炼胶技巧 使 得胶料混炼不均匀 出现拉伸强度相差过大 一个为 13 87Mpa 其余两个在 17 5Mpa 左右 没有达到性能指标 之后要把握好炼胶的每一个环节 包括前后辊温差 辊距 加入并用体系老化后 扯断伸长率平均下降 100 左右 拉伸强度有升有降 硬度增 加 7 度 三项指标都已达标 相对于第一轮老化后性能变化率变小 老化性能有所提 高 3 1 实验三 3 13 1 1 1 配方配方 原材料名称基本配方 质量份 生产配方 g NR60300 BR40200 促进剂 CZ1 57 5 促进剂 DM1 57 5 ZnO525 硬脂酸15 ISAF40200 白炭黑1050 固体古马隆840 石蜡油630 防老剂 4010NA210 硫磺15 合计176880 3 1 23 1 2 所得数据所得数据 硫化实验硫化时间 15min T10T90MHML 5 1310 513 591 36 拉伸试验中值 厚度 mm 试样一1 981 951 931 95 试样二1 971 921 911 92 试样三1 961 961 961 96 硬度 A 55565554555655 拉伸强度 Mpa 18 7017 8516 0517 85 扯断伸长率 836 2786 0748 8786 0 老化后拉伸 老化后拉伸 7575 96h96h 试样名称厚度 mm 拉伸强度 Mpa 扯断伸长率 试样一1 9019 79700 3 试样二1 9318 64619 8 试样三1 9819 43702 1 中值 硬度 A 646365626464 老化后性能变化率老化后性能变化率 编号硬度变化 A 强度变化率 扯断伸长率变化 率 99 11 3 1 33 1 3 实验分析实验分析 根据本次实验结果可以看出 硫化胶的拉伸强度在 18Mpa 左右 扯断伸长率在 800 左右 硬度也达标 此次实验三个试片之间的拉伸强度和扯断伸长率值相差不 大 且数值也不小 其综合力学性能比前两次性能要好 但加入老化剂后 硬度变化 强度变化率 扯断伸长变化率都比第二轮稍高 表明在此实验中防老剂用量相同时 并用防老剂比单用防老剂效果要好 第四轮在此基础上改变防老剂的用量 增加 0 5 份 4010NA 比较胶料的综合力学性能 4 1 实验四 4 1 14 1 1 配方配方 原材料名称基本配方 质量份 生产配方 g NR60300 BR40200 促进剂 CZ1 57 5 促进剂 DM1 57 5 ZnO525 硬脂酸15 ISAF40200 白炭黑1050 固体古马隆840 石蜡油630 防老剂 4010NA2 512 5 硫磺15 合计176 5882 5 4 1 24 1 2 所得数据所得数据 硫化实验硫化时间 18min T10T90MHML 4 1810 3441 18314 855 拉伸试验中值 厚度 mm 试样一1 891 851 861 85 试样二1 901 911 891 90 试样三1 731 711 711 71 硬度 A 56555853555656 拉伸强度 Mpa 15 0217 0816 6716 67 扯断伸长率 670 4713 7747 7713 7 老化后拉伸 老化后拉伸 7575 96h96h 试样名称厚度 mm 拉伸强度 Mpa 扯断伸长率 试样一2 0017 34584 0 试样二1 9415 80627 2 试样三2 0817 04632 1 中值 硬度 A 646362636463 老化后性能变化率老化后性能变化率 编号硬度变化 A 强度变化率 扯断伸长率变化 率 72 12 4 1 34 1 3 实验分析实验分析 从实验数据可知 硫化胶的硬度为 56 度 拉伸强度为 1