促進(jìn)劑NS對(duì)天然橡膠力學(xué)性能的影響范文

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摘要:研究促進(jìn)劑ns用量對(duì)環(huán)氧化程度為25的環(huán)氧化天然橡膠(ENR25)的硫化特性、交聯(lián)密度、力學(xué)性能及耐熱空氣老化性能的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)硫磺用量一定時(shí)，ENR25的焦燒時(shí)間T10與正硫化時(shí)間T90隨著促進(jìn)劑NS用量的增加而延長(zhǎng)，硫化速率指數(shù)Vc逐漸下降，MH－ML值逐漸增大;ENR25硫化膠的交聯(lián)密度隨著NS用量的增加而增大;當(dāng)NS用量為1.2phr，ENR25硫化膠的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最佳值，隨著促進(jìn)劑NS用量的增加，ENR25硫化膠的撕裂強(qiáng)度逐漸增大;隨著促進(jìn)劑NS用量的增加，ENR25硫化膠的耐熱空氣老化性能提高。

關(guān)鍵詞:促進(jìn)劑NS，環(huán)氧化天然橡膠，耐熱空氣老化性能，力學(xué)性能

環(huán)氧化天然橡膠(ENR)是一種很有潛力的NR改性膠，具有優(yōu)異的耐油性與耐氣密性、良好的抗?jié)窕约拜^低的滾動(dòng)阻力［1－3］。但是ENR的耐老化性能非常差［4－6］，而促進(jìn)劑和硫磺是影響橡膠老化性能的重要因素，前期研究發(fā)現(xiàn)促進(jìn)劑NS比較適用于ENR的硫化［4］，因此，本文研究促進(jìn)劑NS用量對(duì)ENR25硫化特性、交聯(lián)密度、力學(xué)性能及耐熱空氣老化性能的影響，了解促進(jìn)劑NS用量對(duì)ENR硫化特性和耐熱空氣老化性能的影響規(guī)律，可為優(yōu)選最佳的ENR硫化體系提供理論指導(dǎo)。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要原材料環(huán)氧化天然橡膠(ENR25)，實(shí)驗(yàn)室制備;硬脂酸、氧化鋅、促進(jìn)劑NS、硫磺，均為橡膠工業(yè)常用配合劑。1.2基本配方ENR25100，氧化鋅5，硬脂酸2，硬脂酸鈣5，防老劑40202，防老劑RD1，硫磺1.0，促進(jìn)劑NS變量。

1.3試樣制備及性能測(cè)試將ENR25在開(kāi)煉機(jī)(XK－150，廣東湛江機(jī)械廠)按常規(guī)方法加入配合劑，膠料下片，停放過(guò)夜后，采用流變儀(MDR－2000，美國(guó)ALPHA科技有限公司)測(cè)定硫化曲線，測(cè)試溫度150℃，時(shí)間40min。將混煉膠在平板硫化機(jī)(XLB-D，湖州宏僑橡膠機(jī)械有限公司)硫化，硫化條件:150℃×T90，硫化速率指數(shù)Vc=1/(T90－T10)。采用拉力機(jī)(UT－2080，臺(tái)灣優(yōu)肯公司)測(cè)試ENR25硫化膠的力學(xué)性能。ENR25硫化膠的力學(xué)性能按相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。采用熱空氣老化烘箱(UA－2071A，臺(tái)灣優(yōu)肯科技股份有限公司)測(cè)試ENR25硫化膠的耐熱空氣老化性能，老化條件為100℃×24h。采用溶脹的方法測(cè)定添加不同促進(jìn)劑NS用量的ENR25硫化膠的交聯(lián)密度。根據(jù)Flory-Rehner公式［7］計(jì)算交聯(lián)密度:式中:Vr—橡膠相在溶脹硫化膠中的體積分?jǐn)?shù);Vs—溶劑的摩爾體積，取Vs為105.7cm3/mol;χ—橡膠與溶劑的相互作用參數(shù)。

2結(jié)果與討論

2.1促進(jìn)劑NS對(duì)ENR25硫化特性的影響圖1是添加不同促進(jìn)劑NS用量的ENR25硫化曲線圖，表1是促進(jìn)劑NS用量對(duì)ENR25的硫化特性的影響。從表1和圖1中可以看出，隨著促進(jìn)劑NS用量的增加，ENR25的焦燒時(shí)間T10和正硫化時(shí)間T90逐漸延長(zhǎng)，硫化指數(shù)Vc也隨之降低，表明隨著促進(jìn)劑NS用量的增加，ENR25的硫化速度下降，但MH與MH－ML值隨著促進(jìn)劑NS用量的增加而逐漸增大。

2.2促進(jìn)劑NS對(duì)ENR25交聯(lián)密度的影響表2是促進(jìn)劑NS用量對(duì)ENR25硫化膠交聯(lián)密度的影響。從表2中可以看出，ENR25硫化膠的交聯(lián)密度隨著促進(jìn)劑NS用量的增加而逐漸增大，該結(jié)果與硫化特性中的MH－ML值相一致。

2.3促進(jìn)劑NS對(duì)ENR25硫化膠的力學(xué)性能的影響表3是促進(jìn)劑NS用量對(duì)ENR25硫化膠力學(xué)性能的影響。從表3中可以看出，隨著促進(jìn)劑NS用量的增加，ENR25的硫化膠的拉伸強(qiáng)度與拉斷伸長(zhǎng)率先增大，在NS用量為1.2phr時(shí)，其拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率的值達(dá)到最大值，隨后出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。膠料的撕裂強(qiáng)度、100%定伸應(yīng)力以及300%定伸應(yīng)力都隨著促進(jìn)劑NS用量的增加而逐漸增大。2.4促進(jìn)劑NS對(duì)ENR25硫化膠的耐熱空氣老化性能影響圖2是促進(jìn)劑NS用量對(duì)ENR25硫化膠的老化后力學(xué)性能保持率的影響，從圖2中可以看出，隨著NS用量的增加，ENR25硫化膠的拉伸強(qiáng)度保持率和拉斷伸長(zhǎng)率保持率有所增大，表明促進(jìn)劑NS用量越多，耐熱空氣老化性能越好，可能是由于隨著促進(jìn)劑/硫磺的比值的增大，生成的雙硫鍵或多硫鍵的比例降低，降低因多硫鍵老化生成的酸使ENR環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)的趨勢(shì)，提高ENR的耐老化性能［8］。因此，ENR的硫化體系推薦選用有效硫化體系或半有效硫化體系。

3結(jié)論

(1)隨著促進(jìn)劑NS用量的增加，ENR25硫化膠的焦燒時(shí)間T10和工藝正硫化時(shí)間T90逐漸延長(zhǎng)，硫化速度下降，硫化交聯(lián)程度MH－ML增加。(2)ENR25硫化膠的交聯(lián)密度隨著促進(jìn)劑NS用量的增加而提高，而其拉伸強(qiáng)度在促進(jìn)劑NS的用量1.2phr時(shí)達(dá)到最大值，之后繼續(xù)添加促進(jìn)劑NS會(huì)使膠料的拉伸強(qiáng)度降低，膠料的拉伸強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)下降趨勢(shì);膠料的撕裂強(qiáng)度、100%定伸應(yīng)力以及300%定伸應(yīng)力都隨著促進(jìn)劑NS用量的增加而逐漸增大。(3)隨著促進(jìn)劑NS用量的增加，促進(jìn)劑/硫磺的比值的增大，生成的雙硫鍵或多硫鍵的比例降低，降低因多硫鍵老化生成的酸使ENR環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)的趨勢(shì)，ENR25硫化膠的耐熱空氣老化性能提高。

參考文獻(xiàn)

［4］楊昌金，羅勇悅，鐘杰平，等.促進(jìn)劑對(duì)ENR25的硫化特性與耐空氣老化性能的影響［J］.合成材料老化與應(yīng)用，2016，45(5):1－4，16.

［6］楊昌金，羅勇悅，許逵，等.硬脂酸鑭與硬脂酸鈣對(duì)ENR性能的影響［J］.稀土，2017，38(2):140－144.

作者：楊昌金 廖祿生 王兵兵 彭政 許逵 鐘杰平 單位：中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所