促进剂NS对天然橡胶力学性能的影响

促进剂NS对天然橡胶力学性能的影响促进剂NS对天然橡胶力学性能的影响 2019/01/09 摘要:研究促进剂NS用量对环氧化程度为25的环氧化天然橡胶(EN25)的硫化特性、交联密度、力学性能及耐热空气老化性能的影响。研究结果表明，当硫磺用量一定时，EN25的焦烧时间T10与正硫化时间T90随着促进剂NS用量的增加而延长，硫化速率指数Vc逐渐下降，MHML值逐渐增大;EN25硫化胶的交联密度随着NS用量的增加而增大;当NS用量为1.2phr，EN25硫化胶的拉伸强度达到最佳值，随着促进剂NS用量的增加，EN25硫化胶的撕裂强度逐渐增大;随着促进剂NS用量的增加，EN25硫化胶的耐热空气老化性能提高。关键词:促进剂NS，环氧化天然橡胶，耐热空气老化性能，力学性能环氧化天然橡胶(EN)是一种很有潜力的N改性胶，具有优异的耐油性与耐气密性、良好的抗湿滑性及较低的滚动阻力13。但是EN的耐老化性能非常差46，而促进剂和硫磺是影响橡胶老化性能的重要因素，前期研究发现促进剂NS比较适用于EN的硫化4，因此，本文研究促进剂NS用量对EN25硫化特性、交联密度、力学性能及耐热空气老化性能的影响，了解促进剂NS用量对EN硫化特性和耐热空气老化性能的影响规律，可为优选最佳的EN硫化体系提供理论指导。1实验部分1.1主要原材料环氧化天然橡胶(EN25)，实验室制备;硬脂酸、氧化锌、促进剂NS、硫磺，均为橡胶工业常用配合剂。1.2基本配方EN25100，氧化锌5，硬脂酸2，硬脂酸钙5，防老剂40202，防老剂D1，硫磺1.0，促进剂NS变量。1.3试样制备及性能测试将EN25在开炼机(XK150，广东湛江机械厂)按常规方法加入配合剂，胶料下片，停放过夜后，采用流变仪(MD2000，美国ALPHA科技有限公司)测定硫化曲线，测试温度150，时间40min。将混炼胶在平板硫化机(XLB-D，湖州宏侨橡胶机械有限公司)硫化，硫化条件:150T90，硫化速率指数Vc=1/(T90T10)。采用拉力机(UT2080，台湾优肯公司)测试EN25硫化胶的力学性能。EN25硫化胶的力学性能按相关国家标准测试。采用热空气老化烘箱(UA2071A，台湾优肯科技股份有限公司)测试EN25硫化胶的耐热空气老化性能，老化条件为10024h。采用溶胀的方法测定添加不同促进剂NS用量的EN25硫化胶的交联密度。根据Flory-ehner公式7计算交联密度:式中:Vr橡胶相在溶胀硫化胶中的体积分数;Vs溶剂的摩尔体积，取Vs为105.7cm3/mol;橡胶与溶剂的相互作用参数。2结果与讨论2.1促进剂NS对EN25硫化特性的影响图1是添加不同促进剂NS用量的EN25硫化曲线图，表1是促进剂NS用量对EN25的硫化特性的影响。从表1和图1中可以看出，随着促进剂NS用量的增加，EN25的焦烧时间T10和正硫化时间T90逐渐延长，硫化指数Vc也随之降低，表明随着促进剂NS用量的增加，EN25的硫化速度下降，但MH与MHML值随着促进剂NS用量的增加而逐渐增大。2.2促进剂NS对EN25交联密度的影响表2是促进剂NS用量对EN25硫化胶交联密度的影响。从表2中可以看出，EN25硫化胶的交联密度随着促进剂NS用量的增加而逐渐增大，该结果与硫化特性中的MHML值相一致。2.3促进剂NS对EN25硫化胶的力学性能的影响表3是促进剂NS用量对EN25硫化胶力学性能的影响。从表3中可以看出，随着促进剂NS用量的增加，EN25的硫化胶的拉伸强度与拉断伸长率先增大，在NS用量为1.2phr时，其拉伸强度和拉断伸长率的值达到最大值，随后出现下降的趋势。胶料的撕裂强度、100%定伸应力以及300%定伸应力都随着促进剂NS用量的增加而逐渐增大。2.4促进剂NS对EN25硫化胶的耐热空气老化性能影响图2是促进剂NS用量对EN25硫化胶的老化后力学性能保持率的影响，从图2中可以看出，随着NS用量的增加，EN25硫化胶的拉伸强度保持率和拉断伸长率保持率有所增大，表明促进剂NS用量越多，耐热空气老化性能越好，可能是由于随着促进剂/硫磺的比值的增大，生成的双硫键或多硫键的比例降低，降低因多硫键老化生成的酸使EN环氧基团发生开环反应的趋势，提高EN的耐老化性能8。因此，EN的硫化体系推荐选用有效硫化体系或半有效硫化体系。3结论(1)随着促进剂NS用量的增加，EN25硫化胶的焦烧时间T10和工艺正硫化时间T90逐渐延长，硫化速度下降，硫化交联程度MHML增加。(2)EN25硫化胶的交联密度随着促进剂NS用量的增加而提高，而其拉伸强度在促进剂NS的用量1.2phr时达到最大值，之后继续添加促进剂NS会使胶料的拉伸强度降低，胶料的拉伸强度会出现下降趋势;胶料的撕裂强度、100%定伸应力以及300%定伸应力都随着促进剂NS用量的增加而逐渐增大。(3)随着促进剂NS用量的增加，促进剂/硫磺的比值的增大，生成的双硫键或多硫键的比例降低，降低因多硫键老化生成的酸使EN环氧基团发生开环反应的趋势，EN25硫化胶的耐热空气老化性能提高。参考文献4杨昌金，罗勇悦，钟杰平，等.促进剂对EN25的硫化特性与耐空气老化性能的影响J.合成材料老化与应用，2016，45(5):14，16.6杨昌金，罗勇悦，许逵，等.硬脂酸镧与硬脂酸钙对EN性能的影响J.稀土，2017，38(2):140144.