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    硫化體系對氫化丁腈橡膠性能的影響

    發布時間:2015-01-08 18:36:20   人瀏覽 來源: 橡膠技術網

    橡膠技術網 - 氫化丁腈

     氫化丁腈橡膠(HNBR)是一種高飽和橡膠,分子鏈中含有丙烯腈、氫化的丁二烯及少量丁二烯鏈段。HNBR分子鏈的獨特結構賦予其優良的耐油、耐磨耗、耐高溫、耐氧化等性能,且HNBR具有良好的工藝性能,在航空、汽車等工業領域應用前景廣闊。本工作研究硫化體系對HNBR性能的影響。

    1實驗

    1.1原材料

    HNBR,牌號A3406,氫化度為99%,德國拜耳公司產品;其它原材料均為市售工業品。

    1.2試驗配方

    試驗配方如表1所示。

    表1 試驗配方

    組分

    配方編號

    1#

    2#

    3#

    4#

    5#

    6#

    硫黃

    0.5

    0

    0.5

    0.5

    0.5

    0.5

    硫化劑DCP

    0

    5

    3

    5

    7

    9

    促進劑

    2

    0

    2

    2

    2

    2

    氧化鋅

    5

    0

    5

    5

    5

    5

    硬脂酸

    1

    0

    1

    1

    1

    1

    注:其它組分為HNBR100,炭黑60,軟化劑5。

    1.3試驗設備與儀器

    XK-150型開煉機,廣東湛江機械廠產品;QLB600×600型平板硫化機,浙江湖州和孚橡機廠產品;T2000E型電子拉力機,北京友深電子儀器有限公司產品;MH-74型阿克隆磨耗試驗機,上海中藝機器廠產品;ZMGi擺錘拉力機,德國產品;401型老化試驗箱,上海第二五金廠產品;P3555B型盤式硫化儀,北京環峰化工機械實驗廠產品。

    1.4試樣制備

    膠料按常規工藝在開煉機上混煉,開煉機輥溫40-50℃,混煉膠停放8h以上返煉,裁片后在硫化機上硫化,硫化條件為153℃×25min。

    1.5性能測試

    膠料各項性能均按相應國家標準進行測試。

    2結果與討論

    2.1硫化體系類型的影響

    采用硫黃、過氧化物和硫黃/過氧化物硫化體系的HNBR膠料性能如表2所示。

    表2 硫化體系類型對HNBR膠料性能的影響

    項目

    配方編號

    1#

    2#

    3#

    硫化儀數據(153℃)

     

     

     

    t10/min

    5.15

    1.85

    3.55

    t90/min

    21.42

    19.42

    18.80

    邵爾A型硬度/度

    78

    75

    75

    300%定伸應力/MPa

    8.5

    -

    12.6

    拉斷強度/MPa

    15.3

    25.0

    22.3

    拉斷伸長率/%

    616

    220

    664

    拉斷永久變形/%

    56

    6

    24

    撕裂強度/(kN·m-1)

    91

    50

    83

    從表2可以看出,與采用硫黃和過氧化物硫化體系的膠料相比,采用硫黃/過氧化物硫化體系的膠料焦燒時間居中,正硫化時間較短。分析原因認為,由于HNBR主鏈中雙鍵較少,因此采用硫黃硫化體系,焦燒時間長,硫化速度慢,而采用過氧化物硫化體系,焦燒時間較短,硫化速度較快;采用硫黃/過氧化物硫化體系的膠料在硫化反應初期,由于酸性物質(硬脂酸)的干擾,使過氧化物產生的自由基鈍化,焦燒時間較長;隨著反應的進行,過氧化物產生的自由基數量和活性增大,加上硫黃的作用使硫化速度加快。

    從表2還可以看出,與采用硫黃和過氧化物硫化體系的膠料相比,采用硫黃/過氧化物硫化體系的膠料綜合物理性能較好。分析原因認為,采用硫黃/過氧化物硫化體系的膠料中不僅有碳-碳交聯鍵,還存在硫鍵,在受到拉伸時,鍵能較大的碳-碳交聯鍵首先承受應力,并在低伸長狀態下斷裂,此時由于硫鍵的應力疏導和互換重排特性,使應力均勻分散,從而維持膠料高伸長狀態,膠料具有良好的強伸性能。由此可見,HNBR采用硫黃/過氧化物硫化體系較為合適。

    2.2硫黃/過氧化物硫化體系中硫化劑DCP用量的影響

    硫黃/過氧化物硫化體系中硫化劑DCP的用量對HNBR膠料性能的影響如表3所示。

    表3 硫化劑DCP用量對HNBR膠料性能的影響

    項目

    配方編號

    硫化儀數據(153℃)

    3#

    4#

    5#

    6#

    t10/min

    3.55

    3.57

    2.82

    2.72

    t90/min

    18.80

    17.47

    18.52

    18.55

    邵爾A型硬度/度

    75

    76

    73

    72

    300%定伸應力/MPa

    12.6

    18.1

    19.5

    23.9

    拉斷強度/MPa

    22.3

    22.6

    27.2

    28.0

    拉斷伸長率/%

    664

    509

    464

    378

    拉斷永久變形/%

    24

    18

    10

    6

    撕裂強度/(kN·m-1)

    83

    70

    67

    63

    阿克隆磨耗量/cm3

    0.038

    0.046

    0.051

    0.050

    剝離粘合強度/(kN·m-1)

    18.6

    27.4

    27.7

    26.7

    150℃×48h熱空氣老化后

     

     

     

     

    拉斷強度/MPa

    27.2

    28.1

    30.6

    30.1

    拉斷伸長率/%

    295

    214

    254

    233

    從表3可以看出,隨著硫化劑DCP用量增大,膠料焦燒時間縮短,正硫化時間變化不大(4#配方除外);300%定伸應力和拉斷強度增大,拉斷伸長率、拉斷永久變形和撕裂強度減小。此外,當硫化劑DCP用量超過3份時,HNBR與金屬的粘合性能較好。總體來說,硫化劑DCP用量為5-7份時,膠料的綜合性能較好。

    3結論

      HNBR采用硫黃/過氧化物硫化體系較為合適。硫黃/過氧化物硫化體系中,硫化劑DCP用量為5-7份時,HNBR綜合性能較好



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