新型胺类防老剂MC在NBR中的应用
资讯类型:助剂信息 加入时间:2014年11月4日11:15
                           新型胺类防老剂MC在NBR中的应用
                                      黄静,吴新国
                     (西北橡胶塑料研究设计院,陕西咸阳 712023)
    摘要:介绍了新型胺类防老剂MC的化学结构及性能,研究了MC和其他胺类防老剂对NBR硫化特性及物理机械性能、耐热空气老化及耐臭氧老化性能的影响。结果表明,加入MC可较好地提高NBR的老化性能,可完全替代4010NA等胺类防老剂。
    关键词:胺类防老剂MC;NBR;耐臭氧;老化
    中图分类号:TQ330.38+2;TQ333.6  文献标识码:B   文章编号:1005-4030(2013)05-0034-04
    NBR由于主链上丁二烯单体的不饱和性,在受热和氧等因素作用下,一般会产生软化或硬化等老化现象,在受力和臭氧的侵蚀下,会发生臭氧龟裂,使制品的诸项特性显著降低,往往在实际使用中产生问题[1]。现有的应用中,4010NA等防老剂对NBR的热硫化有一定的负面影响,同时有一定的迁移污染性[2]。而在许多实际应用中需要持续抗老化和无迁移污染性的防老剂。
    本工作在NBR中加入不同质量分数的防老剂MC,研究了相同质量分数的防老剂MC和其他同类型胺类防老剂对胶料性能的影响,旨在为防老剂MC的应用提供参考。
    1 实验
    1.1 原材料
    NBR,4155,台湾南帝化学公司;防老剂MC,咸阳三精科工贸有限公司;喷雾炭黑、半补强炭黑、沉淀法白炭黑、氧化锌及其他助剂均为市售橡胶工业常用原材料。
    1.2 基本配方
    NBR4155,100(质量份,下同);硬脂酸,1;氧化锌,5;喷雾炭黑,50;半补强炭黑,50;沉淀法白炭黑,20;癸二酸二辛酯,5;过氧化二异丙苯,2;防老剂D,1;防老剂,变品种及变量;促进剂TT,
    1.5;促进剂DM,0.6。
    在NBR4155中分别加入防老剂,其品种及用量对应的配方编号见表1。

    1.3 主要仪器与设备
    XK-160型开炼机,广东湛江机械厂;万能材料试验机,深圳市新三思材料检测有限公司;50t电热平板硫化机,无锡市橡胶塑料机械厂;ZCY型单头橡塑低温脆性试验仪,天津建仪试验机有限公司;XHS型橡塑硬度计,营口市新兴试验机械厂;门尼粘度仪,UM2050,台湾优肯科技股份有限公司。
    1.4 试样制备
    在开炼机上进行混炼。先将生胶塑炼,然后将活性剂、补强填充剂等按顺序加入,最后加入促进剂和硫化剂,混炼均匀,薄通下片,停放24h后再返炼出半成品。在50t平板硫化机上硫化试样,硫化条件为160℃×20min。
    1.5 性能测试
    力学性能按GB/T528-2009测试;邵尔A硬度按GB/T531.1-2008测试;耐介质性能按GB/T1690-2010测试;低温脆性温度按GB/T1682-1994测试;热空气老化按GB/T3512-2001测试,条件为120℃×72h;压缩永久变形按GB/T7759-1996测试,条件为120℃×72h,空气,压缩25%;门尼粘度和焦烧时间采用门尼粘度仪测试。
    2 结果与讨论
    2.1 防老剂MC与同类型防老剂结构式比较
    防老剂MC化学名称为N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺,外观为红色结晶粉末,溶于丙酮,不溶于水,其熔点在145℃以上。其加热减量(烘箱2h,75~80℃)不超过0.5%,灰分不超过0.5%,其分子结构式与胺类防老剂4010NA、445、4020的分子结构式列于下:
           
    从以上各防老剂的分子结构可看到,防老剂MC分子中以不饱和羰基环结构代替烷烃基团,是其区别于其他胺类防老剂的显著标志。环状结构中的不饱和C=C可参与高分子链的交联反应,所以MC属于可反应型不抽出防老剂。
    2.2 防老剂MC对NBR性能的影响
    2.2.1 防老剂MC用量对门尼焦烧性能的影响
    从表2中可看出,相对空白来说,加入MC焦烧时间缩短,而随着防老剂MC用量的增加,焦烧时间则稍有延长,而粘度下降。说明加入一定量的MC,可以改善胶料的流动性,延长胶料的可操作时间,使胶料具有良好的加工性能。
            
    2.2.2 防老剂MC用量对力学性能的影响
    从表3可看出,加入防老剂MC,对硫化胶在常温下的力学性能、低温性能及高温压变性能没太大的影响,但对热空气老化后的力学性能有明显的改善作用。综合考虑,防老剂MC的最佳用量为2份。
            
    2.2.3 防老剂MC用量对耐臭氧老化性能的影响
    从表4可看出,加入一定量的防老剂MC后,硫化胶具有良好的耐臭氧老化性能,经臭氧老化后,试样的力学性能基本保持不变。而未加入防老剂MC的LH-1经臭氧老化后,其伸长率明显降低。
            
    以硫化胶试样在各测试条件下的拉断伸长率为例,防老剂MC用量对耐热老化、耐臭氧老化后耐热老化及耐臭氧老化性能的影响见图1。
             
    从图1可看出,随着防老剂MC用量的增加,拉断伸长率呈增大的趋势,经热空气老化和臭氧老化后,其变化值(降低值)呈减小趋势。说明加入防老剂MC对硫化胶的老化性能有明显的改善作用。
    2.3 MC与其他胺类防老剂的性能对比
    2.3.1 对门尼焦烧性能的影响
    从表5可看出,加入几种防老剂后,焦烧时间稍有延长,门尼粘度均下降。与其他防老剂相比,加入MC的胶料门尼粘度最低。
            
    2.3.2 对力学性能的影响
    从表6中可看出,LH-4与LH-6的热空气老化性能较好,但LH-6的压变性能较差。综合考虑,LH-4性能最佳,加入MC在不影响硫化胶其他性能的基础上,可显著改善热空气老化性能。
         
    2.3.3 对耐臭氧老化性能的影响
    从表7可看出,LH-4与LH-6的耐臭氧老化性能较好,但是结合其他性能来看,LH-6在经臭氧老化后拉伸永久变形偏大,因此,LH-4经臭氧老化后的综合性能最佳。
            
    以胶料试样在各测试条件下的拉断伸长率为例,防老剂MC及其他3种防老剂对硫化胶耐热老化、耐臭氧老化拉断伸长率的影响见图2。
    从图2可看出,加入这4种防老剂后,硫化胶在热空气老化及臭氧老化后,其拉断伸长率均有明显改善,加入MC或4010NA的硫化胶的耐热空气老化和耐臭氧老化的性能较为优异。
    3 结论
    1)随防老剂MC用量的增加,混炼胶焦烧时间稍有延长,门尼粘度降低。
    2)当MC用量为2份时,在不影响硫化胶其他性能的前提下,可显著改善耐热空气老化性能和耐臭氧老化性能。
    3)与其他3种同类防老剂相比,相同用量的防老剂MC在平衡硫化胶其他各项性能的前提下,可较好地改善硫化胶的耐热空气老化性能和耐臭氧老化性能,可完全替代4010NA、445等同类防老剂使用。
参考文献:
[1]谢遂志,刘登祥,周鸣峦.橡胶工业手册(第一分册)[M].北京:化学工业出版社,1989.416-417.
[2]王梦蛟,龚怀耀,薛广智.橡胶工业手册(第二分册)[M].北京:化学工业出版社,1989.174-230.
文章来自:中国橡胶助剂网
文章作者:网络管理员
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