改善丁腈橡胶/三元乙丙橡胶并用胶相容性的研究
资讯类型:助剂信息 加入时间:2014年12月8日11:19
                       改善丁腈橡胶/三元乙丙橡胶并用胶相容性的研究
                                孟逸东1,2,陈理想3,肖建斌1
    (1.青岛科技大学,山东 青岛 266042;2.无锡市华安橡塑密封科技有限公司,江苏 无锡 214000;3.江苏扬州合力橡胶制品有限公司,江苏 扬州 22500)
    摘要:研究氯化聚乙烯(CPE)和甲基丙烯酸锌(ZDMA)对丁腈橡胶(NBR)/三元乙丙橡胶(EPDM)并用胶相容性和物理性能的影响。结果表明:随着CPE用量增大,NBR/EPDM并用胶的硬度、100%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度呈增大趋势;随着ZDMA用量增大,NBR/EPDM并用胶的硬度、100%定伸应力和撕裂强度呈增大趋势,ZDMA用量过大导致胶料的拉伸强度等物理性能下降,ZDMA用量以5~10份为宜;添加CPE或ZDMA,EPDM/NBR并用胶的相容性得到明显改善,ZDMA在NBR/EPDM并用胶中起补强和增容的作用。
    关键词:丁腈橡胶;三元乙丙橡胶;氯化聚乙烯;甲基丙烯酸锌;增容剂;相容性
    丁腈橡胶(NBR)分子结构中含有极性较强的—CN基团,因此它具有优异的耐油性能,但其分子结构中的不饱和双键使得其耐高温性能、耐老化性能及耐臭氧性能不如饱和橡胶[1]。在汽油中添加一定量的乙醇可提高汽油辛烷值,但这会使NBR在汽油中溶胀率增大,耐汽油性能大幅下降[2]。将NBR与饱和橡胶如三元乙丙橡胶(EPDM)等并用来改善NBR的耐热氧老化性能、耐臭氧性能及耐含醇燃油性能具有重要意义[2-3]。EPDM具有良好的耐热老化性能、耐候性能和耐化学介质性能,但EPDM和NBR的极性不同,微观热力学相容性差[4-5]。为制备耐含醇燃油性能、耐老化性能和耐臭氧性能优异的胶料,本工作研究氯化聚乙烯(CPE)和甲基丙烯酸锌(ZDMA)对NBR/EPDM并用胶相容性和物理性能的影响。
    1· 实验
    1.1 原材料
    NBR,牌号1052,丙烯腈质量分数33%,中国台湾南帝化学工业股份有限公司产品;EPDM,牌号4703,德国帝斯曼公司产品;CPE,牌号135B,氯质量分数35%,潍坊亚星化学股份有限公司产品;其他均为橡胶工业常用原材料。
    1.2 配方
    CPE试验:NBR+CPE(变量),70;EPDM,30;快压出炉黑,50;氧化锌,5;防老剂RD,1;硫化剂DCP,2;助交联剂TAIC,2。
    ZDMA试验:NBR,70;EPDM,30;快压出炉黑,50;氧化锌,5;防老剂RD,1;硫化剂DCP,2;助交联剂TAIC,2;ZDMA,变量。
    1.3 试样制备
    胶料混炼在开炼机上进行。开炼机升温至70℃,将EPDM薄通后加入NBR和CPE,共混均匀,加氧化锌、防老剂、炭黑和ZDMA,最后加入硫化剂和助交联剂,混炼均匀后打5次三角包,下片,停放24 h后硫化。硫化温度170 ℃。
    1.4 主要设备与仪器
    XK-160型开炼机,上海双翼橡塑机械有限公司产品;GT-M2000-A型无转子硫化仪和AI-7000M型拉力试验机,中国台湾高铁科技股份有限公司产品;HS100T-FTMO-90型电热式平板硫化机,佳鑫电子设备科技有限公司产品;JSM-6700F型扫描电镜(SEM),日本JEOL公司产品。1.5 性能测试胶料性能按相应国家标准进行测试。
    2· 结果与讨论
    2.1 CPE用量对NBR/EPDM并用胶物理性能的影响
    CPE具有良好的耐热老化性能、耐候性能和一定的耐油性能,同时其乙烯基含量较高,具有良好的物理性能,而且与NBR和EPDM均具有较好的相容性,因此CPE可以作为NBR和EPDM的增容剂[6-7]。CPE用量对NBR/EPDM并用胶物理性能的影响如表1所示。

    从表1可以看出,随着CPE用量增大,NBR/EPDM并用胶的硬度、100%定伸应力、拉伸强度、和撕裂强度均呈增大趋势,拉断伸长率变化不大。这是因为CPE可以改善NBR与EPDM之间的微观界面相容性。
    2.2 ZDMA用量对NBR/EPDM并用胶物理性能的影响
    不饱和羧酸金属盐是多功能活性助剂,在橡胶改性和补强等方面作用明显,具有良好发展前景。其中,甲基丙烯酸和丙烯酸的锌、镁、铝盐最具优势。它们易与各类橡胶混合,且具有良好的高温稳定性和耐溶剂性能。橡胶硫化过程中,在引发剂的作用下,不饱和羧酸金属盐既能与橡胶结合,本身又能均聚,并因分子结构中具有由金属阳离子和羧酸根阴离子形成的离子键,从而对硫化胶的网络结构产生重要影响,起改善橡胶工艺性能和提高橡胶制品使用性能的作用[8-11]。
    ZDMA用量对NBR/EPDM并用胶物理性能的影响如表2所示。
 
    从表2可以看出,随着ZDMA用量增大,NBR/EPDM并用胶的硬度、定伸应力和撕裂强度均呈增大趋势,拉伸强度先增大后降低,拉断伸长率和回弹值呈下降趋势。这是因为ZDMA用量较小时能起到补强作用,而ZDMA用量较大时,消耗较多的过氧化物引发剂,导致胶料的交联程度下降,拉伸强度和回弹值等物理性能降低,因此ZDMA用量以5~10份为宜。ZDMA在橡胶硫化过程中自身聚合,并与橡胶交联网络形成互穿网络,对微观界面起“缝合”作用,对不同极性橡胶的并用胶起强制增容的作用,是理想的增容剂。
    2.3 CPE和ZDMA对NBR/EPDM并用胶相容性的影响
    图1为NBR/EPDM并用胶的SEM照片。从图1中可以看出:未添加CPE和ZDMA的NBR/EPDM并用胶的分散状态很差,呈明显界面分离和松散的状态;添加CPE的并用胶断面构造和外观较均匀,致密程度大幅提高,说明添加CPE后,NBR/EPDM并用胶的相容性得到显著改善;添加ZDMA的NBR/EPDM并用胶的界面结合比较紧密,构造和外观更均匀,相容性得到显著改善。

    3 ·结论
    (1)在NBR/EPDM并用胶中添加增容剂CPE,随着CPE用量增大,并用胶的硬度、100%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度都呈增大趋势。添加CPE的NBR/EPDM并用胶的相容性得到显著改善。
    (2 ) 在N B R / E P D M 并用胶中添加增容剂ZDMA,随着ZDMA用量增大,硫化胶的硬度、100%定伸应力、撕裂强度呈增大趋势,ZDMA用量过大时会导致胶料的拉伸强度等物理性能下降,ZDMA用量以5~10份为宜。添加ZDMA的NBR/EPDM并用胶的界面结合比较紧密,构造和外观更均匀,相容性得到显著改善。
参考文献:
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[8]赵阳,张立群,卢咏来,等. 不饱和羧酸金属盐在橡胶工业中的应用[J]. 橡胶工业,2000,47(8):497-502.
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[11]袁新恒,彭宗林,张隐西. 不饱和羧酸锌盐对NBR的增强[J]. 合成橡胶工业,2000,23(3):173-175.
文章来自:中国橡胶助剂网
文章作者:网络管理员
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