趙桂英，王忠光

（徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，江蘇 徐州 221140）

氯丁橡膠（CR）作為一種通用特種橡膠，不僅具有良好的物理性能，還具有優(yōu)良的耐候、耐熱和耐化學腐蝕性能，廣泛用于電線電纜、輸送帶、耐油膠管、耐油膠板、耐油膠靴、耐油橡膠密封制品等中。由于CR分子含有氯，雙鍵部位活性下降，因此CR不能用硫黃硫化體系硫化。 CR一般用氧化鎂/氧化鋅硫化體系硫化（金屬氧化物與CR中的烯丙基氯反應(yīng)），形成以C—O—C結(jié)構(gòu)為主的醚交聯(lián)鍵；CR用過氧化物硫化體系硫化，形成C—C單鍵，鍵能較高，膠料具有較好的耐水性能；CR用樹脂硫化的研究報道極少[1]。

由于CR硫化膠的橡膠分子中殘存不穩(wěn)定的烯丙基氯，導(dǎo)致CR硫化膠易脫氯化氫且對其耐熱老化性能產(chǎn)生不良影響。而環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基和羥基活性基團，因此環(huán)氧樹脂可作為CR的硫化劑：通過環(huán)氧樹脂與活潑烯丙基氯作用，可以降低CR中不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)比率，提高CR的耐熱老化性能[2]。

本課題以金屬氧化物硫化體系作對比，研究環(huán)氧樹脂/金屬氧化物硫化體系對CR性能的影響，為CR制品生產(chǎn)提供借鑒經(jīng)驗。

1 實驗

1.1 主要原材料

CR，重慶長壽化工有限責任公司產(chǎn)品；炭黑N660，天津億博瑞化工有限公司產(chǎn)品；氧化鎂、氧化鋅和硬脂酸，中國石化南京化學工業(yè)有限公司產(chǎn)品；環(huán)氧樹脂E44，江蘇三木化工有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗配方

CR，100；炭黑N660，40；硬脂酸，1.5；防老劑，2；促進劑DM，1，環(huán)氧樹脂和金屬氧化物用量見表1。

表1 試驗配方環(huán)氧樹脂和金屬氧化物用量 份

1.3 主要設(shè)備與儀器

XK-160型開煉機和QLB-50D/Q型平板硫化機，無錫市第一橡塑機械有限公司產(chǎn)品；GTM2000-A型無轉(zhuǎn)子硫化儀和GT-AI-7000-GD型拉力試驗機，臺灣高鐵科技股份有限公司產(chǎn)品；沖擊彈性儀，江都市試驗機械廠產(chǎn)品；401-B型熱空氣老化試驗箱，上海實驗儀器總廠產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

將開煉機輥距調(diào)至0.5 mm，加入CR塑煉，薄通6次[3]，下片冷卻至室溫；輥距略調(diào)大，CR包輥后保留少量堆積膠，先加入氧化鎂、硬脂酸、防老劑，然后加入炭黑、環(huán)氧樹脂，最后加入氧化鋅、促進劑；吃料完畢后將輥距調(diào)至1 mm左右，打三角包5次；調(diào)大輥距至2.5 mm，膠料包輥、壓光后下片。

混煉膠在室溫下放置24 h后用平板硫化機硫化，硫化條件為160 ℃/15 MPa×t90。硫化膠片在室溫下停放12～36 h后用沖片機沖裁試樣。

1.5 性能測試

膠料性能按相應(yīng)國家標準測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 硫化特性和門尼粘度

硫化體系對CR硫化特性和門尼粘度的影響如圖1和表2所示。

表2 CR的硫化特性參數(shù)和門尼粘度

從圖1可以看出：6個配方膠料的焦燒時間均較短，操作安全性不太好，易焦燒；環(huán)氧樹脂用量過大（8份），膠料無明顯的硫化平坦期。

圖1 CR的硫化曲線（160 ℃）

從表2可以看出：隨著環(huán)氧樹脂用量增大，環(huán)氧樹脂/氧化鎂/氧化鋅膠料的焦燒時間t10稍有延長，硫化時間t90明顯延長，說明環(huán)氧樹脂可改善膠料的抗焦燒性能，同時有延長硫化時間的作用；6#配方膠料的硫化時間明顯比4#配方膠料短，說明在環(huán)氧樹脂/金屬氧化物硫化體系中不加氧化鋅可縮短膠料的硫化時間；環(huán)氧樹脂用量過大（8份）的5#配方膠料硫化時間過長。

門尼粘度可以表征膠料塑性，膠料的門尼粘度小，塑性大，反之亦然。從表2可以看出，隨著環(huán)氧樹脂用量增大，環(huán)氧樹脂/氧化鎂/氧化鋅膠料的門尼粘度逐漸減小，塑性增大，說明環(huán)氧樹脂具有增塑作用。

2.2 物理性能

硫化體系對CR物理性能的影響如表3所示。

從表3可以看出：與金屬氧化物硫化體系膠料相比，環(huán)氧樹脂/金屬氧化物硫化體系膠料的300%定伸應(yīng)力和拉伸強度較小，拉斷永久變形較大，彈性較好；隨著環(huán)氧樹脂用量增大，環(huán)氧樹脂/氧化鎂/氧化鋅硫化體系膠料的硬度增大，300%定伸應(yīng)力和拉伸強度變化不大，拉斷伸長率和撕裂強度減小，彈性提高（這可能是環(huán)氧樹脂的相對分子質(zhì)量較小，環(huán)氧樹脂分子夾雜在橡膠分子鏈間起潤滑作用，易于鏈的伸展和運動[4]）；不加氧化鋅的6#配方膠料拉斷伸長率最大；環(huán)氧樹脂用量小于6份時，環(huán)氧樹脂/金屬氧化物硫化體系膠料的撕裂強度大于金屬氧化物硫化體系膠料。綜合得出，環(huán)氧樹脂用量為2～6份的膠料物理性能較好。

表3 CR的物理性能

2.3 耐熱老化性能

硫化體系對CR耐熱老化性能的影響如表4所示。

表4 CR的耐熱老化（120 ℃×48 h）性能

從表4可以看出：與金屬氧化物硫化體系膠料相比，環(huán)氧樹脂/金屬氧化物硫化體系膠料的拉伸強度下降率小，拉斷伸長率下降率大；隨著環(huán)氧樹脂用量增大，環(huán)氧樹脂/氧化鎂/氧化鋅硫化體系膠料老化后的硬度變化值和拉伸強度下降率呈減小趨勢，拉斷永久變形呈增大趨勢；不加氧化鋅的6#配方膠料的拉伸強度下降率最小，僅為0.3%。綜合得出，環(huán)氧樹脂用量為4～6份的膠料耐熱老化性能較好。

3 結(jié)論

（1）與金屬氧化物硫化體系膠料相比，環(huán)氧樹脂/金屬氧化物硫化體系膠料的門尼粘度較小，焦燒時間略長；300%定伸應(yīng)力和拉伸強度較小，拉斷永久變形較大，彈性較好；老化后拉伸強度下降率較小，拉斷伸長率下降率較大。

（2）隨著環(huán)氧樹脂用量增大，環(huán)氧樹脂/氧化鎂/氧化鋅硫化體系膠料的門尼粘度減小，焦燒時間和硫化時間延長；硬度增大，300%定伸應(yīng)力和拉伸強度變化不大，拉斷伸長率和撕裂強度減小，彈性提高。

（3）環(huán)氧樹脂用量為4～6份的環(huán)氧樹脂/金屬氧化物硫化體系膠料綜合性能較好。