配合劑對NBR硫化膠性能的影響 - 無圖版
liu730320 --- 2007-06-08 22:40:31
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配合劑對NBR硫化膠性能的影響
NBR因分子鏈上有較強極性的氰基而成為極性橡膠，在非極性和弱極性油類中基本不溶脹，耐油性僅次于聚硫橡膠和氟橡膠，因此廣泛用于耐油密封制品。而有些常用的耐油密封制品則要求具有較高的硬度和強伸性能。本工作研究促進劑和炭黑對NBR硫化膠性能的影響。
l 實驗
1.1 原材料
NBR，牌號26，俄羅斯產(chǎn)品；炭黑N330和N770，上海炭黑廠產(chǎn)品；炭黑N660，滕州第三化工廠產(chǎn)品；噴霧炭黑，撫順炭黑股份有限公司產(chǎn)品；其它原材料均為工業(yè)品。
1.2 基本配方
NBR 100，氧化鋅 5，硬脂酸 1，硫磺 O．3，防老劑RD 1.5，防老劑MB 1。
1.3 試樣制備
為減小試驗誤差，按基本配方預(yù)先制成母煉膠，再按配方種類均分后分別加入促進劑和炭黑。試樣用25 t平板硫化機模壓而成，硫化溫度為150℃，硫化壓力(表壓)為12 MPa，正硫化點用GK一Ⅲ型硫化儀測定。
1.4 性能測試
硫化膠性能按相應(yīng)的國家標準進行測定。
2 結(jié)果與討論
2.1 促進劑的影響
2.1.1 促進劑品種
促進劑品種對NBR硫化膠性能的影響如表1所示。
從表1可以看出，與促進劑CZ和DM相比，含促進劑TMTD硫化膠的300％定伸應(yīng)力、拉伸強度、撕裂強度和耐油性能均有較大提高，而硬度變化不大。這也正說明了促進劑TMTD的硫化活性較大，而CZ和DM均為中等活性的促進劑。因此，促進劑宜采用TMTD。
表l促進劑品種對NBR硫化膠性能的影響
項目 促進劑品種
CZ DM TMTD
邵爾A型硬度/度300％定伸應(yīng)力/MPa拉伸強度/ MPa 拉斷伸長率/％ 拉斷永久變形/％ 撕裂強度/（kN·m-1）30#機油浸泡后1) 體積變化率/％ 631.997.41108264343.74 632.329.12114592341.15 646.1815.8565112390.85
注：1)浸泡條件為70℃×24 h。炭黑N770用量為30份，促進劑用量均為1.2份。
2.1.2 促進劑TMTD用量
促進劑TMTD用量對NBR硫化膠性能的影響如表2所示。
表2促進劑TMTD用量對NBR硫化膠性能的影響
項目 促進劑TMTD用量/份
1 1.2 1.5
邵爾A型硬度/度300％定伸應(yīng)力/MPa拉伸強度/ MPa 拉斷伸長率/％ 拉斷永久變形/％ 撕裂強度/（kN·m-1）30#機油浸泡后1) 體積變化率/％ 635.1714.2367016370.9 646.1815.8565112390.85 638.9815.875438371.48
注：1）浸泡條件為70℃×24h。炭黑N770用量為30份。
從表2可以看出，隨著促進劑TMTD用量的增大，NBR硫化膠的300％定伸應(yīng)力和拉伸強度逐漸增大，拉斷伸長率和拉斷永久變形逐漸減小。當促進劑TMTD用量為1.2份時，NBR硫化膠的邵爾A型硬度和撕裂強度最大，耐油性能最好。這是由于促進劑TMTD屬超促進劑，主要起硫給予體的作用，加熱至100℃以上時即緩慢分解析出游離硫，因此其活性較高，對交聯(lián)程度的影響較大。隨著促進劑TMTD用量的增大，交聯(lián)程度提高，硫化膠變脆，彈性下降。因此，促進劑TMTD的最佳用量為1.2份。
2.2 炭黑的影響
2.2.1 炭黑品種
炭黑品種對NBR硫化膠性能的影響如表3所示。
表3炭黑品種對NBR硫化膠性能的影響
項目 炭黑品種
N330 N660 N770 噴薄炭黑
邵爾A型硬度/度拉伸強度/ MPa 拉斷伸長率/％ 拉斷永久變形/％ 壓縮永久變形1)/％ 7819.3722446 7218.5431966 6110.0743266 6510.6034067
注：1）試驗條件為100℃×24h，壓縮率15％。促進劑TMTD用量為1.5份，炭黑用量均為75份。
從表3可以看出，與炭黑N660、N770和噴霧炭黑相比，填充炭黑N330的硫化膠的硬度和拉伸強度較大，而拉斷伸長率、拉斷永久變形和壓縮永久變形較小。因此，炭黑宜采用N330。
分析原因認為，炭黑在膠料中的補強效果與其粒徑和結(jié)構(gòu)性有關(guān)。炭黑粒子越細，補強性能越好；結(jié)構(gòu)越高，填充硫化膠的硬度越大，拉斷伸長率越小[1]。因此，粒子較細、結(jié)構(gòu)較高的硬質(zhì)補強型炭黑N330的硬度比粒徑較大、結(jié)構(gòu)較低的半硬質(zhì)半補強型炭黑N660和N770高，拉伸強度大，但拉斷伸長率較小。
2.2.2炭黑N330用量
炭黑N330用量對NBR硫化膠性能的影響如表4所示。
表4炭黑N330用量對NBR硫化膠性能的影響
項目 炭黑N330用量/份
25 50 75
邵爾A型硬度／度拉伸強度／MPa拉斷伸長率／％拉斷永久變形／％壓縮永久變形1)／％ 506.8734149 6316.0634057 7819.3722446
注：1)試驗條件為100℃×24 h。壓縮率15％。促進劑TMTD用量為1.5份。
從表4可以看出，隨著炭黑N330用量的增大，NBR硫化膠的邵爾A型硬度和拉伸強度逐漸增大，拉斷伸長率和壓縮永久變形逐漸減小。若再增大炭黑N330用量，硫化膠的物理性能變化趨勢不變。考慮到膠料的工藝性能，認為炭黑N330的用量以75份為宜。
3 結(jié)論
(1)與促進劑CZ和DM相比，促進劑TMTD的NBR硫化膠的300％定伸應(yīng)力、拉伸強度、撕裂強度和耐油性能較高，而硬度變化不大；促進劑TMTD的最佳用量為1.2份。
(2)與炭黑N660、N770和噴霧炭黑相比，填充炭黑N330的NBR硫化膠的硬度和拉伸強度較大，而拉斷伸長率、拉斷永久變形和壓縮永久變形較��；炭黑N330的用量以75份為宜。
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