硫化体系对氢化丁腈橡胶性能的影响.docx

Word版本下载可任意编辑】 硫化体系对氢化丁腈橡胶性能的影响 氢化丁腈橡胶(HNBR)是一种高饱和橡胶，分子链中含有丙烯腈、氢化的丁二烯及少量丁二烯链段HNBR分子链的独特构造赋予其优良的耐油、耐磨耗、耐高温、耐氧化等性能，且HNBR具有良好的工艺性能，在航空、汽车等工业领域应用前景广阔本工作研究硫化体系对HNBR性能的影响 1实验 1.1原材料 HNBR，牌号A3406，氢化度为99%，德国拜耳公司产品；其它原材料均为市售工业品 1.2试验配方 试验配方如下表1所示 表1试验配方 组分 配方编号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 硫黄 0.5 0 0.5 0.5 0.5 0.5 硫化剂DCP 0 5 3 5 7 9 促进剂 2 0 2 2 2 2 氧化锌 5 0 5 5 5 5 硬脂酸 1 0 1 1 1 1 注：其它组分为HNBR100，炭黑60，软化剂5。

1.3试验设备与仪器 XK-150型开炼机，*****机械厂产品；QLB600×600型平板硫化机，*****和孚橡机厂产品；T2000E型电子拉力机，**友深电子仪器公司产品；MH-74型阿克隆磨耗试验机，**中艺机器厂产品；ZMGi摆锤拉力机，德国产品；401型老化试验箱，**第二五金厂产品；P3555B型盘式硫化仪，**环峰化工机械实验厂产品 1.4试样制备 胶料按常规工艺在开炼机上混炼，开炼机辊温40-50℃，混炼胶停放8h以上返炼，裁片后在硫化机上硫化，硫化条件为153℃×25min 1.5性能测试 胶料各项性能均按相应国家标准开展测试 2结果与讨论 2.1硫化体系类型的影响 采用硫黄、过氧化物和硫黄/过氧化物硫化体系的HNBR胶料性能如下表2所示 表2硫化体系类型对HNBR胶料性能的影响 项目 配方编号 1# 2# 3# 硫化仪数据(153℃) t10/min 5.15 1.85 3.55 t90/min 21.42 19.42 18.80 邵尔A型硬度/度 78 75 75 300%定伸应力/MPa 8.5 - 12.6 拉断强度/MPa 15.3 25.0 22.3 拉断伸长率/% 616 220 664 拉断永久变形/% 56 6 24 撕裂强度/(kN·m-1) 91 50 83 从表2可以看出，与采用硫黄和过氧化物硫化体系的胶料相比，采用硫黄/过氧化物硫化体系的胶料焦烧时间居中，正硫化时间较短。

分析原因认为，由于HNBR主链中双键较少，因此采用硫黄硫化体系，焦烧时间长，硫化速度慢，而采用过氧化物硫化体系，焦烧时间较短，硫化速度较快；采用硫黄/过氧化物硫化体系的胶料在硫化反应初期，由于酸性物质(硬脂酸)的干扰，使过氧化物产生的自由基钝化，焦烧时间较长；随着反应的开展，过氧化物产生的自由基数量和活性增大，加上硫黄的作用使硫化速度加快 从表2还可以看出，与采用硫黄和过氧化物硫化体系的胶料相比，采用硫黄/过氧化物硫化体系的胶料综合物理性能较好分析原因认为，采用硫黄/过氧化物硫化体系的胶料中不仅有碳-碳交联键，还存在硫键，在受到拉伸时，键能较大的碳-碳交联键首先承受应力，并在低伸长状态下断裂，此时由于硫键的应力疏导和互换重排特性，使应力均匀分散，从而维持胶料高伸长状态，胶料具有良好的强伸性能由此可见，HNBR采用硫黄/过氧化物硫化体系较为合适 2.2硫黄/过氧化物硫化体系中硫化剂DCP用量的影响 硫黄/过氧化物硫化体系中硫化剂DCP的用量对HNBR胶料性能的影响如下表3所示 表3硫化剂DCP用量对HNBR胶料性能的影响 项目 配方编号 硫化仪数据(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 邵尔A型硬度/度 75 76 73 72 300%定伸应力/MPa 12.6 18.1 19.5 23.9 拉断强度/MPa 22.3 22.6 27.2 28.0 拉断伸长率/% 664 509 464 378 拉断永久变形/% 24 18 10 6 撕裂强度/(kN·m-1) 83 70 67 63 阿克隆磨耗量/cm3 0.038 0.046 0.051 0.050 剥离粘合强度/(kN·m-1) 18.6 27.4 27.7 26.7 150℃×48h热空气老化后 拉断强度/MPa 27.2 28.1 30.6 30.1 拉断伸长率/% 295 214 254 233 从表3可以看出，随着硫化剂DCP用量增大，胶料焦烧时间缩短，正硫化时间变化不大(4#配方除外)；300%定伸应力和拉断强度增大，拉断伸长率、拉断永久变形和撕裂强度减小。

此外，当硫化剂DCP用量超过3份时，HNBR与金属的粘合性能较好总体来说，硫化剂DCP用量为5-7份时，胶料的综合性能较好 3结论 HNBR采用硫黄/过氧化物硫化体系较为合适硫黄/过氧化物硫化体系中，硫化剂DCP用量为5-7份时，HNBR综合性能较好 9 / 9。