橡胶技术网 - 硫化体系对再生胶性能影响的实验研究

1、贵州化工G u i zhouChe m ica lIndustry2011年2月第36卷第1期硫化体系对再生胶性能影响的实验研究杨宗伟,黄 勇(四川化工职业技术学院,四川泸州646005摘 要:考察了硫化体系中硫磺、促进剂M,促进剂TM TD,活性剂硬脂酸用量对再生胶制品拉伸强度以及断裂伸长率的影响。结果表明:适当提高硫化温度能减少硫磺的用量;在硫化温度为140 ,硫化时间为5m i n的条件下,当硫磺,促进剂M,促进剂TM TD和硬脂酸用量分别为1.5份,0.5份,0.5份,1.5份以及再生胶为100份时,再生胶硫化制品拉伸强度,断裂伸长率有最大值。关键词:再生胶;硫化体系;性能中图分类号:

2、TQ330.56 文献标识码:A 文章编号:1008-9411(201101-0014-03前 言再生胶是指废橡胶经过粉碎、筛分以及化学处理,使其由弹性状态变成具有塑性和粘性的状态,从而能够进行再加工、硫化的橡胶。在处理的过程中实质是分子链的裂解过程,包括S-S,C-S的断裂和C-C键的断裂,因此再生胶性能比起生胶已大大降低1,2。再生胶由于性能较低,一般较少用来单独做制品,而是添加在其他生胶或塑料中来使用,但添加量受性能降低的影响而有限。随着橡胶工业技术的迅速发展和资源逐渐减少的矛盾日益突出,对再生胶高性能要求的研究也日益受到研究者的关注2-5。通过筛选硫化体系或加入改性剂能部分弥补再生胶再

3、生过程中的性能损失,使再生胶性能得到最大的发挥。由于再生胶是经过硫化橡胶的裂解而得到,双键数目减少,加之自身仍含有部分助剂,因而加入的助剂量与生胶应有较大的差别。本文基于此目的对硫化体系中的硫黄、促进剂和以及氧化锌等配合剂对再生胶物性的影响进行了探讨。1 实验部分1.1 主要原材料再生胶:四川雅安和鑫橡塑有限责任公司;白炭黑,促进剂M、促进剂TMTD,硫磺、氧化锌和硬脂酸等助剂均为市售。1.2 主要设备及仪器开放式塑炼机:东莞市正工机电设备有限公司;平板硫化机:青岛金润琪橡胶机械有限公司;硫化测试仪:北京友深电子仪器厂;电子万能拉伸测试仪:深圳市新三思材料检测有限公司。1.3 试验工艺再生胶在

4、40 50 下塑炼包辊,按一定顺序加入配合剂,混炼均匀;混炼胶室温放置24h,在140 或150 测定硫化曲线;在140 或150 下用平板机硫化成2mm厚的薄片;试样放置24h后用哑铃型裁刀制备标准试样;用电子万能拉伸测试仪测试拉伸强度,断裂伸长率等指标,测试速度为300mm/m i n。2 结果与讨论2.1 硫磺用量的影响硫磺是天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、丁腈橡胶等二烯烃类橡胶常用的硫化剂1,6,7。轮胎再生胶主要由天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶和填料组成,由于硫磺价廉,硫化胶综合性能良好,因而选择硫磺作为再生胶的硫化剂,考察硫磺的加入量对硫化胶性能的影响。从图1和图2可以看出,

5、在硫化温度为140 的条件下,当硫磺用量为1.5份时,拉伸强度和断裂伸长率最大,超过1.5份时,随着硫磺用量的增加,拉伸强度和断裂伸长率将降低。这是因为当硫磺用量太少,硫化胶形成的交联键数目即交联密度偏低,拉伸强度和伸长率低;当硫磺用量过多,硫化胶形成的交联密度过大,造成试样在受力时载荷不能均匀分布,易形成应力集中,拉伸强度和伸长率也降低。而在硫化温度为150 的条件下,随着硫磺用14*基金项目:泸州市重点科技项目2009-S-20(2/3.收稿日期:2010-10-25作者简介:杨宗伟(1962-,四川泸州人,副教授,主要从事高分子材料的开发、应用与教学等方面的工作。2011年2月第36卷第

6、1期杨宗伟等:硫化体系对再生胶性能影响的实验研究 图1 硫磺用量与拉伸强度的关系 图2 硫磺用量与断裂伸长率的关系(其余组份用量为:再生胶,100份;促进剂M,2份;促进剂TMTD ,0.5份;氧化锌,5份;硬脂酸,2份;根据硫化仪T90选择硫化时间为5m i n 量的增加,拉伸强度和断裂伸长率均出现下降。这是因为再生胶虽是硫化橡胶经机械化学脱硫制得,只是将部分交联键或其他键切断,但绝大部分硫仍以其他物质的形式存在于再生胶中,可以推测在较高温度及其他助剂存在的条件下,该部分硫达到其活化能并再次参与再生胶的硫化。因而在交联键密度相同的情况下,在高温下硫化的试样可减少外加硫磺的量。即当以再生胶为原

7、料制备制品时,可以通过升高温度的方法来减少硫磺的加入量,同时又能缩短硫化时间,达到降低生产成本的目的。实验中发现,当硫磺的用量为0份时,在硫化温度为160 ,硫化时间为10m i n 的条件下,胶料的硫化曲线上升幅度很小,取出的胶料发粘,即几乎未发生硫化。2.2 促进剂用量的影响目前常用的的促进剂有:促进剂M,促进剂DM,促进剂T MTD,促进剂CZ 。其中促进剂M 是应用广泛的通用型促进剂,有着快速,硫化平坦性好的特点,且在橡胶中易分散,不污染,具有较高的硫化活性,能赋予硫化胶良好的耐老化性能和耐疲劳性能。促进剂T MTD 具有快速硫化,能提高促进剂M 的硫化速度和硫化效率,缩短硫化时间,所

8、以本实验选促进剂M 和促进剂T MTD 搭配使用。图3 促进剂M 用量与拉伸强度的关系由图3和图5可以看出,加入0.5份促进剂M 或0.5份促进剂TMTD 就能较大幅度提高再生胶制品拉伸强度。当促进剂M 用量大于1.5份后,随用量的增加,再生胶制品的拉伸强度略有降低。而促进剂T M TD 大于0.5份后,随用量的增加拉伸强度下降幅度较大。由图4和图6中可以看出,未加入促进剂M 和促进剂TMTD 时,材料的断裂伸长率最高。随着促进剂M 和促进剂T MTD 的用量增加,复合材料断裂伸长率均降低。这是因为促进剂的加入能有效提高硫磺的交联效率,即交联密度增加,使拉伸强度提高,但过多的促进剂使交联密度过

9、高,在外力的作用下,分子链不能有效传递应力,使拉伸强度和断裂伸长率反而降低。实验中也发现,当促进剂M 和促进剂T MTD 用量超过2.5份,有明显的喷霜现象。综合考虑各因素,选择0.5份促进剂M 和0 5份促进剂T M TD 较为适宜。图4 促进剂M 用量与断裂伸长率的关系(其余组份用量为:再生胶,100份;硫磺0.5份,促进剂T M TD,0.5份;氧化锌,5份;硬脂酸,2份;硫化时间为5m i n ,硫化温度为140 2.3 活性剂硬脂酸用量的影响在橡胶配方中加入硬脂酸能提高炭黑等填料的分散性,对橡胶有软化增塑作用,能提高氧化锌在橡胶中的溶解性能,从而提高促进剂的反应活性,提高交联效率。硬

10、脂酸用量对制品性能影响如图7,图815贵州化工G u i zhouChe m ica lIndustry2011年2月第36卷第1期 图5 促进剂TMTD 用量与拉伸强度的关系 图6 促进剂TM TD 用量与断裂伸长率的关系(其余组份用量为:再生胶,100份;硫磺,0.5份;促进剂M,0.5份;氧化锌,5份;硬脂酸,2份;硫化时间为5m i n ,硫化温度为140 所示。从图7,图8数据可以看出随着硬脂酸加入量的增多,制品的拉伸强度和扯断伸长率逐步增大,当达到1.5份时达到最高值。这是因为适当加入硬脂酸能改善生胶塑炼效果,降低其粘度,同时能提高促进剂的促进硫磺的交联效率。但硬脂酸为低分子量物质

11、,起增塑作用,过量的加入会降低分子间范德华力,使分子链间的作用力降低,使制品变软,导致拉伸强度和扯断伸长率下降。所以综合考虑各性能,最终确定硬脂酸的加入量为1.5份。 图7 活性剂HS t用量与拉伸强度的关系图8 活性剂H St 用量与断裂伸长率的关系(其余组份用量为:再生胶,100份;硫磺,0.5份;促进剂M,0.5份;促进剂T M TD,0.5份;氧化锌,5份;硫化时间为5m i n,硫化温度为140 3 结 论(1在硫化温度为140 的条件下,当硫磺用量为1.5份时,拉伸强度和断裂伸长率最大;而在硫化温度为150 的条件下,硫磺用量为0.5份较适宜。(2加入0.5份促进剂M 或0.5份促

12、进剂TMTD 就能较大幅度提高再生胶制品拉伸强度。综合考虑各因素,加入0.5份促进剂M 和0.5份促进剂TMTD 较适宜。(3当硬脂酸加入量达到1.5份时,拉伸强度和断裂伸长率达到最高值。参考文献:1聂恒凯.橡胶材料与配方M .北京:化学工业出版社,2004:48-60.2F ang Y,Z han M,W ang Y.T he sta t us o f recyc li ng of wasterubber J.M ater i a l s and D esi gn ,2001,22(2:123-127.3D ebapriya D,Am it D,D ebasish D e tc .R ec

13、l a i m i ng o f groundrubbe r ti re (GRT by a nove l recla i m ing agent .European Po l ym er Journa,l 2006,42:917-927.4A dh i kar i B ,De D,M a iti S .R ecla m ation and recyc li ng ofcaniza ti on o f rec lai m ed ti re rubber and h i gh density po l ye t hy lene b l ends J.P o l yme r D egradatio

14、n and Stab ility ,2006,91:3456.6武卫莉,亓林林,李 伟.再生胶鼠标垫配方用量研究J.弹性体,2004,14(1:28-31.7谢忠麟,杨敏芳.橡胶制品实用大全M .北京:化学工业出版社,1998:396-397.(下转第37页162011年2月包 娜等:高效液相色谱法同时测定水中的苯系物37第36卷第1期m easured a fter cen trif u galization and filtrati o n.The results sho w ed that every co m ponent of BETX has a good separa ti o

15、n,each liner corre lation w as up to0.9999,the detection li m it o f benzene,to l u ene and ethyl benzene w as0.005, 0.004,0.004m g/L separately,t h e standar d dev iation for BTEX w as less than2%(n=7,t h e variation coeffi cient w as no m ore than3%(n=7,the average recover y rate ranged fro m96.0%

16、to98.6%.The m ethod w as sensitive,si m ple,and accurate,cou l d be used to detect the content o f BTEX i n surface w ater.K ey w ords:h i g h perfor m ance li q u i d chro m atography;benzene;to luene;ethy l benzene;w ater(上接第16页The effect of t he curing syste m on t he perform ance of reclaim ed r

17、ubberYANG Zong-w ei,HUANG Yong(S ichuan Co llege of che m ical technology,Luzhou,S ichuan646005Abst ract:The artic le has discussed t h e effect of sulfur,accelerantM,accelerant T MTD and stearic ac i d on the tensile strength and e l o ngation at break o f recla i m ed rubber m ateria.l The resu lt

18、s show ed that less su lfur would be used when the te m perature w as i n creased to an appropr i a te va l u e.A t the curi n g te mperature is140 and curi n g ti m e is fi v e m i n utes,the tensile streng th and e longation at break of reclai m ed rubber m ateria l have better perfor m ance when

19、the content of sulf u r,accelerantM,acce lerant T MTD,stearic ac i d and recla i m ed r ubber is1.5phr,0.5 phr,0.5phr,1.5phr and100phr respecti v e l y.K ey w ords:reclai m ed rubber;c uring syste m;perfor m ance(上接第19页corrosion inhibition of Cinna m aldehyde and syste m for Iron in HCl Z HANG Qiu-y

20、un,RE N M eng-m eng,GUO Zheng-m ei,X I AO X in,MA P ei-hua,Z HOU K ai-zhi (School of Che m i s try and Che m ica lEng ineeri n g,Gu izhou Un iversity,Gu i y ang550025 Abst ract:This paper m easure the corr osion rate by w e i g ht-loss m ethod that is the vari a ti o n ofm etal sa m p le! s quality

21、a fter soak i n g i n t h e corrodent for a period of ti m e,thus researchs the slo w-release outco m e i n case that the iron is i n the H ydrochloric ac i d so l u ti o n w ith c i n na m aldehyde and its distribution syste m,d iscusses the effect caused by quantity,te mperature,ti m e,t h e concentration of c i n na m aldehyde.It t u rns out to be that the best quality percent of c i n na m aldehyde、o-phenylened ia m ine and1,10-colori m etry is1.211,under th is conditon,the slo w-re lease outco m e is bes,t the t h e