促進劑M/DM/D并用比及用量對膠料性能的影響 - 無圖版
liu730320 --- 2007-06-08 22:43:39
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促進劑M/DM/D并用比及用量對膠料性能的影響
在橡膠制品的生產(chǎn)中，為了獲得良好的膠料加工性能和提高硫化膠的物理性能，通常采用兩種或兩種以上的多元促進劑并用體系。其中較為常見的一種就是噻唑類促進（如促進劑M和DM）與胍類促進劑（如促進劑D）的并用體系，它具有硫化速度快、生產(chǎn)效率高、硫化膠的強伸性能優(yōu)良等特點。然而人們很少對這一并用體系進行深入研究，尤其是對含不同并用比的促進劑M/DM/D的膠料性能研究得更少。因此，我們就對這方面進行了探討，現(xiàn)介紹如下。
1 實驗
1.1 主要原材料
NR，1號標準膠，云南產(chǎn)品；SBR1500，蘭州化學(xué)工業(yè)公司產(chǎn)品；BR9000，岳陽石化總公司合成橡膠廠產(chǎn)品；促進劑M，DM和D，浙江黃巖橡膠助劑公司產(chǎn)品。
1.2 試驗配方
NR50.0；BR30.0；SBR20.0；硫黃1.8；活性氧化鋅3.0；硬脂酸2.0；炭黑50.0；碳酸鈣50.0；機油12.0；促進劑變量。
1.3 試驗儀器與設(shè)備
￠150mm開煉機；P3555盤式硫化儀；25t平板硫化機；拉力試驗機；阿克隆磨耗試驗機。
1.4 試樣制備
將所有生膠和除促進劑以外的其它各種配合劑按常規(guī)混煉工藝在￠150mm開煉機上一起混煉均勻的基本混煉膠，停放4h后，再分別加入不同比及不同用量的促進劑進行混煉，混勻后下片。
試樣采用25t平板硫化機在145℃下模壓硫化，硫化時間按硫化儀測定的t90進行控制。
1.5 性能測試
用P3555盤式硫化議測定膠料在145℃下的硫化特性；硫化膠的物理性能按相應(yīng)的國家標準進行測試。
2 結(jié)果與討論
2.1 （促進劑M+促進劑DM）/促進劑D并用比的影響
�。ù龠M劑M+促進劑DM）/促進劑D并用比對膠料硫化特性及硫化膠物理性能的影響見表1。由表1可見，（促進劑M+促進劑DM）/促進劑D的并用比在1/0.6以下時，促進劑D的用量對膠料流動性的影響不大；當其比例進一步增大時，膠料的流動性隨之降低。
表1 （促進劑M+促進劑DM）/促進劑D并用比的影響
項目 （M+DM）/D并用比
1/0 1/0.382 1/0.618 1/1
硫化儀數(shù)據(jù)
ML/（dN?m） 6.96 6.84 6.88 7.36
MH/（dN?m） 49.36 65.68 67.76 68.72
ts/min 3.2 1.7 1.5 1.4
t10/min 3.8 2.0 1.8 1.7
t90/min 15.0 5.8 5.4 5.6
△t/min 11.2 3.8 3.6 3.9
硫化膠性能
邵爾A型硬度/度 62 67 68 68
拉伸強度/MPa 10.9 15.2 15.0 14.5
300％定伸應(yīng)力/MPa 6.6 10.0 10.2 10.3
扯斷伸長率/％ 440 420 412 406
磨耗量 1.17 0.34 0.48 0.55
注：磨耗量的單位為cm3?（1.61km）-1；促進劑總量為1.4份；促進劑M/DM并用比為0.618/0.382；△t＝t90-t10。
由于促進劑D中所含的胺類物質(zhì)能活化促進劑M和DM，使之與鋅生成絡(luò)合物，且能增強絡(luò)合物在橡膠中的溶解能力，使S8環(huán)更易打開，因此，并用促進劑D能提高促進劑M和DM的硫化速率及交聯(lián)密度。由表1可以明顯看出，隨著促進劑D用量的增大，焦燒時間縮短，硫化起步加快，交聯(lián)密度增大。當（促進劑M+促進劑DM）/促進劑D并用比為1/0.6左右時，硫化速度最快；隨著促進劑D用量的繼續(xù)增大，膠料的硫化速度開始減慢，這可能是由于促進劑D從副促進劑向主促進劑轉(zhuǎn)變的原因。
由表1還可看出，隨著促進劑D用量的增大，硫化膠的硬度和300％定伸應(yīng)力相應(yīng)提高，扯斷伸長率下降，拉伸強度和耐磨性能出現(xiàn)峰值，這是由于交聯(lián)密度增大所致。根據(jù)大分子彈性理論，形變較小時，分子網(wǎng)的彈力與網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的有效鏈段數(shù)成正比，即硫化膠的定伸應(yīng)力和硬度隨交聯(lián)密度的增大而提高；形變較大，而分子網(wǎng)中交聯(lián)鍵的密度不是太大時，分子鏈段容易定向排列，形成結(jié)晶，分子網(wǎng)有較高的應(yīng)力。此時交聯(lián)密度的增大有助于分子鏈段的定向排列，從而使硫化膠的拉伸強度提高。但是，當交聯(lián)密度繼續(xù)增大，過密的交聯(lián)鍵會阻礙分子鏈段的定向排列，妨礙結(jié)晶的形成，且由于交聯(lián)鍵分布不均勻，過高的交聯(lián)密度容易導(dǎo)致應(yīng)力局部集中，降低分子網(wǎng)中的有效鏈段數(shù)，因此，硫化膠的拉伸強度下降。由于耐磨性能對拉伸強度的依賴性較強，其變化規(guī)律與拉伸強度基本一致。
2.2 促進劑M/DM并用比的影響
促進劑M/DM并用比對膠料硫化特性及硫化膠物理性能的影響見表2。
表2促進劑M/DM并用比的影響
項目 M/DM并用比
1/0 0.618/0.382 0.382/0.618 0/1
硫化儀數(shù)據(jù)
ML/（dN?m） 7.28 6.84 6.84 6.88
MH/（dN?m） 65.32 65.68 65.68 65.80
ts/min 1.3 1.7 1.9 2.2
t10/min 1.6 2.0 2.3 2.7
t90/min 5.8 5.9 6.3 6.8
△t/min 4.2 3.9 4.0 4.1
硫化膠性能
邵爾A型硬度/度 66 67 68 68
拉伸強度/MPa 15.1 15.2 14.8 15.0
300％定伸應(yīng)力/MPa 9.9 10.0 9.7 10.1
扯斷伸長率/％ 430 420 425 422
磨耗量 0.45 0.34 0.50 0.46
注：促進劑總量為1.4份；（促進劑M+促進劑DM）/促進劑D并用比為1/0.382；△t＝t90-t10；磨耗量的單位為cm3?（1.61km）-1。
由表2可見，促進劑M/DM并用的膠料流動性較好，原因之一可能是促進劑DM在高溫時對膠料有良好的增塑郊果。
隨著促進劑DM用量的增大，膠料的焦燒時間明顯延長，焦燒速度下降；而對交聯(lián)密度及硫化速度的影響不大。
促進劑DM用量的改變對硫化膠的物理性能影響不大。
2.3 促進劑總用量的影響
促進劑總用量對膠料硫化特性及硫化膠物理性能的影響見表3。
表3 促進劑總用量的影響
項目 促進劑總用量/份
1.0 1.4 1.6 2.0
硫化儀數(shù)據(jù)
ML/（dN?m） 6.52 6.88 6.76 6.92
MH/（dN?m） 58.32 67.76 70.32 73.52
ts/min 1.8 1.5 1.3 1.2
t10/min 2.2 1.8 1.6 1.4
t90/min 8.4 5.4 4.8 3.9
△t/min 6.2 3.6 3.2 2.5
硫化膠性能
邵爾A型硬度/度 67 68 68 69
拉伸強度/MPa 13.9 15.0 15.1 14.5
300％定伸應(yīng)力/MPa 8.7 10.1 10.2 10.7
扯斷伸長率/％ 412 412 380 372
磨耗量 0.59 0.48 0.42 0.55
注：磨耗量的單位為cm3?（1.61km）-1；促進劑M/DM/D并用比為0.618/0.382/0.618；△t＝t90-t10。
由表3可見，隨著促進劑總用量的增大，膠料的流動性降低；膠料的焦燒速度和硫化速度都加快；交聯(lián)密度增大。
促進劑總用量對硫化膠物理性能的影響與增大促進劑D用量對硫化膠物理性能的影響規(guī)律相似。
結(jié)論
（1）促進劑D對促進劑M和DM具有明顯的活化作用，當（促進劑M+促進劑DM）/促進劑D并用比為1/0.6左右時，硫化速度最快，并用體系的活性最高。
（2）隨著促進劑D用量或促進劑總用量的增大，焦燒時間縮短，交聯(lián)密度增大，膠料的流動性降低。
（3）并用促進劑DM的膠料流動性較好。增大促進劑DM的用量能顯著地延長膠料的焦燒時間。
（4）促進劑并用比或促進劑總用量的改變對硫化膠物性的影響主要與交聯(lián)密度的變化有關(guān)。
-- 結(jié)束 --