EPDM硫黄硫化优化

的硫黄硫化优化,需要解决的问题是喷霜与硫化速度以及物理机械性能优劣的综合平衡。有文献指出,0.75/1.5/0.5/1.51;1.0/1.4/0.6/0.3/1.5;0.5/0.3/0.8/0.5/1.5;0.5/0.3/0.8/0.5/1.52(均为质量份)等体系不喷霜。本文在前人研究的基础上,针对的硫黄硫化体系中常用的促进剂种类的挑选、促进剂并用对硫化胶物理机械性能与喷霜的影响作了一些初步探索,并与上述文献所列硫化体系进行对比实验,试图研制出综合性能较好的配方,并模索出硫黄硫化体系优化设计的思路。1实验1.1原材料,荷兰公司51250(充油50%);,广州联腾橡塑商贸有限公司提供(产地:美国);其他均为橡胶工业常用的原材料与助剂。1.2主要设备及仪器160型开放式炼胶机(上海第一橡胶机械厂),400400电热平板硫化机(上海第一橡胶机械厂),35552盘式硫化仪(北京环峰化工机械实验厂),100型拉力实验机(广州广材实验仪器有限公司),型邵氏橡胶硬度计(上海六中量仪厂),百分测厚仪(上海六菱仪器厂),101-2型烘箱(上海沪南科学仪器联营厂),401型老化试验箱(上海市试验仪器总厂)。1.3配方1.3.1母炼胶(份)150(含石蜡油50%);氧化锌50;硬脂酸10;防老剂17;高耐磨炉黑55;石蜡油30。1.3.2硫化体系硫化体系的设计见表1。1.4样品的制备称取2400按配方在开炼机上炼成母炼胶,分成16等份。分别加入相应的硫化体系配合剂,薄通并打六次三角包,放宽辊距至3,打卷五次,出片。用盘式硫化仪测得相应的硫化参数(160)。然后在平板硫化机上制取试片,取90+3为正硫化时间,压力10,温度160,排气5次。15性能测试硫化胶的拉伸性能按/528-1998测试(型试样,拉伸速度500/);撕裂性能按/529-1999测试(直角型试样,拉伸速度500/);硬度按/531-1999测试;热空气老化按/3512-1999测试(老化条件13572)。用烘箱做加速喷霜实验(由生产经验总结得出,尚未见报道),将烘箱温度设定为70,取一大口容器盛放足够的水(确保72内不被烘干),用细线将硫化胶(2厚)试样悬挂于距水面约2处,保温72后取出观察。2结果与讨论2.1各硫化体系的硫化特性分析将配方1,2进行对比可见,10,90及其他参数都极其相近,说明在该体系中硫黄用量相差06份对混炼胶的硫化特性影响不大。配方9,10相比,10与90相差都较小,说明对的硫化特性影响不显著。各配方硫化参数见表2。配方12的硫化特性最好,10最大,50到90的时间差最短,混炼胶抗焦烧而且硫化速度快。使用了,的配方8,9,10,11,12有较长的10,配方10,12相比,不需要很多即可达到延长10的目的,一般情况下05份或就足够了,配方10,11可以证明;若超速或超超速的促进剂用量比较大时,应适当增加或的用量,如配方3的10就较小;与并用会降低其抗焦烧的效果,如配方8的10小于配方9。配方5,6相比,90相差达1分多钟,说明或者会明显影响混炼胶的硫化速度,增加用量会明显地缩短90。配方5与配方以及配方7与配方之间只有用量的差别,对比其90很容易发现这一点。配方9,10,11的90很接近,促进剂功不可没,增加用量可显著增加的硫化速度。从硫化机理来看,秋兰姆类促进剂促进硫化时要经过生成二硫代氨基甲酸盐的阶段,在某种程度上可归为一类;配方3跟配方8相比,配方8的90还短,说明对混炼胶的90的影响比还大,更易缩短混炼胶的90。配方3与配方相比,用量接近,同为二硫代氨基甲酸盐类促进剂,配方中用量比配方3中多0.5份,而配方3的90还短一分钟,说明对混炼胶90的影响大过。从,对混炼胶90的影响综合来看,可以得出的结论,即对二硫代氨基甲酸盐类促进剂而言,氨基上的取代基越大,其促进剂效果降低;秋兰姆类促进剂在某种程度上类似于二硫代氨基甲酸盐类促进剂(硫化过程中),其促进效率也类似。2.2硫化胶物理机械性能比较各配方硫化胶力学性能测试数据见表3。由配方5,6,7,8可以看出,要想使硫化胶具有优异的综合物理机械性能,促进剂的用量不能高,对比配方9,10可以看出,随促进剂总用量减少,硫化胶的拉伸强度,拉断伸长率,撕裂强度都明显增大,这是由于促进剂用量增加,在有效硫含量相同的情况下硫化胶中单硫与双硫交联键增多,所得硫化胶的交联密度较大,承受应力时,容易发生应力集中,导致弱的交联键首先断裂从而发展使硫化胶被破坏;但交联密度较大时,硫化胶硫化充分,制品耐老化性能较好,拉断永久变形低。对比配方1,2,拉伸强度、撕裂强度相差不明显,但是拉断伸长率、定伸应力、硬度相差明显;配方1的拉断永久变形高达20%,是配方2的2倍,说明有效硫含量小于1.2份时,硫化胶交联密度不足;所以在降低促进剂用量的同时应适当增加硫黄用量,以保证足够的交联密度;但硫黄用量也不宜增加太多,否则很容易造成喷霜。配方12使用了57份的促进剂,仅硫化特性比较好,而物理机械性能并不十分突出。为新型的进口专用促进剂,与市场上常用的-3(数种超速促进剂复合物)一样有硫化速度快、交联密度大、不易喷霜等特点,但某些物理机械性能不佳。可能是一种相对分子量很大的促进剂,它需要较高用量才有较好的效果。对比配方9,10,有效硫含量相同时,用0.1份代替0.7份,二者硫化胶的物理机械性能相差明显,这是由于硫化胶交联密度差异造成的,说明能很有效地提高的交联密度。促进剂在适量的范围内对硫化胶的物理机械性能影响不大,但超过一定范围会使硫化胶机械性能大幅度下降,如配方5与配方相比,拉伸强度下降了很多。对比配方4,5,6,7,10,11及配方,在中的用量不宜超过0.6份。这是因为作为硫化促进剂的在硫化过程中先促进后硫化,用量较多时与一样能提高硫化胶的交联密度;对比配方4,8可知,对增加交联密度没有明显。用量增加对硫化胶性能影响不是很大,配方3,10相比可以证明;,都有类似的结论,说明该类促进剂与秋兰姆类促进剂对作用机理又有所不同,配方设计时应加以区分。仅从物理机械性能来看,配方2,3,10,11硫化胶的拉伸强度大,撕裂强度高,拉断伸长率高,拉断永久变形低,综合性能好。2.3各硫化体系对硫化胶喷霜的影响配方5,7硫化结束后立即喷霜,配方,在室温、阴凉处搁置两天后喷霜,配方喷霜很轻微,配方6,9经加速喷霜实验后才喷霜。配方9,10的主要差别是07份的,说明是造成配方9的硫化胶喷霜。配方5跟配方比较可知,促进剂很易喷出;由配方7与配方相比可见,用量不宜超过06份。极易造成硫化胶喷霜,配方较配方6易喷霜可以说明。除硫黄及促进剂等少数物质的喷霜是由于其用量太多,超过它们在中的溶解度(常温),超出的部分溢出表面形成喷霜外,其余应该是在硫化过程中生成的新物质难溶于硫化胶造成的。从促进剂分子结构来看,由于含有苯基,它本身及硫化过程中的生成物与硫化胶相容性不好,所以很容易造成硫化胶喷霜。促进剂中若有较长(大)的饱与烷基(环烷基),它本身及硫化过程中的生成物与就会有较好的相容性,喷霜就会减轻或不喷霜,如配方促进剂使用多达15份仍不喷霜,从结构上看,比更易造成硫化胶喷霜,配方7快速喷霜能说明这一点;喷霜还会由促进剂间相互作用引起,如配方6,各种促进剂用量都不算大,但硫化胶却喷霜。总而言之,喷霜首先由配合剂结构决定,与胶料不相容的配合剂易喷霜;其次,配合剂间的相互作用既可以减少也可能加剧喷霜;再者,胶料本身对配合剂及其作用后的生成物的溶解能力大小决定喷霜的难易。综上所述,促进剂能较快地缩短混炼胶的90,但它们用量的增加既降低硫化胶的物理机械性能又易喷霜;随氨基上取代基增大,对促进活性减弱,但它们在中的相容性增加,喷霜的倾向减小;不宜在中使用,它既易喷出又降低硫化胶的性能;以下几个并用体系是的优良硫化体系,;,;,;,;,;硫化胶的物理机械性能好且不易喷霜。24硫化胶耐热空气老化特性分析硫化胶耐热空气老化后的结果见表4。配方1,2相比,配方2的耐老化性能有了较大的改善,说明的硫黄硫化要保证最低的有效硫用量。配方10同样可以适当增加硫黄用量来提高其耐热性。硫化胶的耐老化性能与交联密度密切相关,促进剂用量高的配方5的拉伸强度保持率很高且硬度变化也很小。配方9,10相比,对提高硫化胶的耐老化性很有帮助。综合来看,有效硫含量在1.8份左右可交联充分,在1.5份左右时需适当提高促进剂用量,在1.2份左右交联密度不足,如配方12的硬度与定伸应力较小而拉断永久变形较大。4结论(1)促进剂,及硫化剂易造成硫化胶喷霜;促进剂,能改善混炼胶的抗焦烧特性。(2)随着氨基上取代基的增大,秋兰姆、二硫代氨基甲酸盐类促进剂的活性减弱,而喷霜倾向