張清陽(yáng)，李旭，張作鑫，鄧濤

(青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266042)

硫化劑DCP/TAIC并用比對(duì)NBR/EVM并用膠性能的影響

張清陽(yáng)，李旭，張作鑫，鄧濤

(青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266042)

研究了DCP/TAIC并用比對(duì)NBR/EVM并用膠硫化特性、物理機(jī)械性能和熱空氣老化性能的影響。結(jié)果表明，隨著TAIC用量的增大，NBR/EVM硫化膠的拉伸強(qiáng)度和100%定伸應(yīng)力均逐漸增大，壓縮永久變形性能逐漸變好；在TAIC用量為0.4份時(shí)，其耐熱空氣老化性能最差。隨著DCP用量的增大，NBR/EVM并用膠的硫化速率和交聯(lián)密度均逐漸增大，其硫化膠的硬度、100%定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度先增大后減小，扯斷伸長(zhǎng)率逐漸減小，壓縮永久變形性能逐漸變好；耐熱空氣老化性能基本不變。綜合分析，在DCP/TAIC并用比為1.4/0.7左右時(shí)，NBR/EVM并用膠的性能最好。

硫化劑；并用量；硫化特性；物理機(jī)械性能；熱空氣老化性能

在通用橡膠中，丁腈橡膠（NBR）的耐非極性油的性能最好，被廣泛的應(yīng)用在耐油制品中，如油管、油箱等[1~2]；乙烯-醋酸乙烯酯橡膠（EVM）為飽和型橡膠，VA（醋酸乙烯酯）含量在40%~80%之間，VA含量越高耐油性越好，高VA含量的EVM耐油性能與ACN（丙烯腈）含量30%以上的NBR相當(dāng)，因分子主鏈為飽和的而使其最高使用溫度達(dá)175℃，被廣泛應(yīng)用在汽車配件、電線電纜等產(chǎn)品[3~5]。將EVM并用到NBR中，希望能夠?qū)烧邇?yōu)勢(shì)進(jìn)行整合，制得的共混膠同時(shí)具有耐油性、耐熱性和耐老化性。而硫化劑的種類和用量對(duì)其影響深遠(yuǎn)，DCP為應(yīng)用最廣泛的一種過(guò)氧化物硫化劑，TAIC為常用的助硫化劑[6]。本文主要通過(guò)改變DCP/TAIC并用量，研究其對(duì)NBE/ EVM硫化膠性能的影響規(guī)律。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原材料

NBR（丁腈橡膠），2870，丙烯腈含量為28%，德國(guó)朗盛公司；EVM800HV（乙烯-醋酸乙烯酯橡膠，醋酸乙烯酯VA含量為80%），德國(guó)朗盛公司；其他助劑均為市售橡膠工業(yè)常用原材料。

1.2 主要儀器和設(shè)備

開(kāi)煉機(jī)，X(S)K-160，上海雙翼橡塑機(jī)械有限公司；平板硫化機(jī)，QLN-n400×400，上海第1橡膠機(jī)械廠；無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀，MZ-4010B1，江蘇明珠試驗(yàn)機(jī)械有限公司；拉力實(shí)驗(yàn)機(jī)，MZ-4000D，江蘇明珠試驗(yàn)機(jī)械有限公司；老化實(shí)驗(yàn)箱，401A型，上海實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.3 基本配方

實(shí)驗(yàn)配方見(jiàn)表1，其用量均為質(zhì)量份。

表1 實(shí)驗(yàn)配方

1.4 試樣制備

用開(kāi)煉機(jī)將EVM800HV粒料壓成片料，然后用開(kāi)煉機(jī)將NBR和EVM800HV進(jìn)行塑煉，開(kāi)煉機(jī)輥距調(diào)到1 mm，分別薄通3次；將兩者混勻后薄通4次，輥距調(diào)至2 mm，待其包輥后，防老劑MB加入，左右割刀各3次，打3次三角包，然后加入N660，左右割刀各3次，打4次三角包，再依次加入碳酸鈣和DOP，左右割刀3次，打4次三角包，最后加入DCP和TAIC，左右割刀各3次，打5次三角包，調(diào)大輥距，出片，制得混煉膠；停放16 h，使用無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀測(cè)試混煉膠硫化特性；使用平板硫化機(jī)硫化試樣，硫化溫度為165℃，硫化時(shí)間為正硫化時(shí)間T90。硫化試片至少停放6 h，然后再進(jìn)行硫化膠的性能測(cè)試。

1.5 性能測(cè)試

（1）硫化特性按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16584--1996進(jìn)行測(cè)試，拉伸強(qiáng)度按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 528--1998進(jìn)行測(cè)試，邵爾硬度按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 531.1--2008進(jìn)行測(cè)試，扯斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度均按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 529--2008進(jìn)行測(cè)試。

（2）壓縮永久變形按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7759進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試條件為100℃×72 h。

（3）熱空氣老化性能，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3512--2001進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試條件為100℃×72 h。

2 結(jié)果與討論

2.1 DCP/TAIC并用量對(duì)NBR/EVM硫化膠物理機(jī)械性能的影響

應(yīng)用RCAD配方優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的均勻設(shè)計(jì)方法考察硫化劑DCP/TAIC并用量對(duì)NBR/EVM共混膠性能的影響，利用RCAD配方優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)可作出其物理機(jī)械性能的等高線圖。

圖1為DCP/TAIC并用量對(duì)NBR/EVM硫化膠物理機(jī)械性能影響的等高線圖。從圖1中可以看出，隨著DCP用量的增大，NBR/EVM硫化膠的硬度、100%定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度先增大后減小，在DCP用量為1.3~1.5份時(shí)硬度達(dá)到最大值，DCP用量為1.15~1.3份時(shí)拉伸強(qiáng)度達(dá)到峰值，DCP用量為1.45~1.55份時(shí)100%定伸應(yīng)力達(dá)到極大值；扯斷伸長(zhǎng)率和壓縮永久變形逐漸減小，撕裂強(qiáng)度先逐漸減小，在DCP用量超過(guò)1.1份時(shí)基本保持不變。在DCP用量為1.3~1.5份時(shí)，隨著TAIC用量的增大，NBR/ EVM硫化膠的硬度先增大后減小，在TAIC用量為0.58~0.75份時(shí)達(dá)到峰值；拉伸強(qiáng)度和100%定伸應(yīng)力逐漸增大，扯斷伸長(zhǎng)率基本不變，壓縮永久變形性能逐漸變好；撕裂強(qiáng)度先減小后增大，在TAIC用量為0.48~0.65份時(shí)最小。

綜上所述，在DCP用量為1.4份左右，TAIC用量為0.7份左右時(shí)，NBR/EVM硫化膠的物理機(jī)械性較好。

2.2 TAIC用量對(duì)NBR/EVM硫化膠性能的影響

應(yīng)用RCAD配方優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以對(duì)NBR/EVM并用膠各項(xiàng)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到TAIC用量（DCP用量一定）對(duì)其性能的影響規(guī)律。表2為DCP用量（1.4份）一定時(shí)，TAIC用量對(duì)NBR/EVM并用膠性能的影響。

表2 TAIC用量對(duì)NBR/EVM共混膠性能的影響

從表2中可以看出， TAIC用量對(duì)NBR/EVM并用膠的硫化特性影響不大。隨著TAIC用量的增多，NBR/EVM硫化膠的硬度、拉伸強(qiáng)度和100%定伸應(yīng)力均先增大后減小，在TAIC用量為0.7份時(shí)達(dá)到最大值；撕裂強(qiáng)度先減小后增大，壓縮永久變形先減小，在TAIC用量超過(guò)0.6份時(shí)保持不變。

經(jīng)過(guò)熱空氣老化，當(dāng)TAIC用量為0.4份時(shí)，NBR/EVM硫化膠的硬度變化、拉伸強(qiáng)度變化率和100%定伸應(yīng)力變化率均最大，此時(shí)其耐熱空氣老化性能最差。

圖1 DCP/TAIC并用量對(duì)NBR/EVM硫化膠物理機(jī)械性能的影響

2.3 DCP用量對(duì)NBR/EVM硫化膠性能的影響

應(yīng)用RCAD配方優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以對(duì)NBR/EVM并用膠各項(xiàng)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到DCP用量（TAIC用量一定）對(duì)其性能的影響規(guī)律。表3為T(mén)AIC用量（0.7份）一定時(shí)，DCP用量對(duì)NBR/EVM并用膠性能的影響。

從表3中可以看出， 隨著DCP用量的增大，NBR/EVM共混膠的MH-ML逐漸增大，T90逐漸減小，即DCP用量的增大使NBR/EVM共混膠的硫化速率加快，交聯(lián)密度增大。

隨著DCP用量的增大，NBR/EVM硫化膠硬度、拉伸強(qiáng)度先增大后減小，當(dāng)DCP用量為1.4份左右時(shí)達(dá)到峰值；100%定伸應(yīng)力逐漸增大，扯斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度均逐漸減?。粔嚎s永久變形逐漸減小，即耐壓變性能逐漸變好。另外，DCP用量的不同，并不會(huì)對(duì)NBR/EVM硫化膠的耐熱空氣老化性能產(chǎn)生影響。

3 結(jié)論

（1）在DCP用量為1.3~1.5份時(shí)，TAIC用量對(duì)NBR/EVM并用膠的硫化特性基本無(wú)影響，隨著TAIC用量的增大，NBR/EVM硫化膠的拉伸強(qiáng)度和100%定伸應(yīng)力均逐漸增大，壓縮永久變形性能逐漸變好；在TAIC用量為0.4份時(shí)，其耐熱空氣老化性能最差。

表3 DCP用量對(duì)NBR/EVM并用膠性能的影響

（2）隨著DCP用量的增大，NBR/EVM并用膠的硫化速率和交聯(lián)密度均逐漸增大，其硫化膠的硬度、100%定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度先增大后減小，扯斷伸長(zhǎng)率逐漸減小，壓縮永久變形性能逐漸變好；耐熱空氣老化性能基本不變。

（3）綜合分析，在DCP/TAIC并用比為1.4/0.7左右時(shí)，NBR/EVM并用膠的性能最好。

[1] 楊清芝.實(shí)用橡膠工藝學(xué)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2011：35~36.

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[3] 吳文敬，任文壇，禹海洋，杜愛(ài)華，張勇，張隱西.乙烯-醋酸乙烯酯橡膠的共混改性[J].高分子材料科學(xué)與工程，2014，(2)：186~191.

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[6] 楊清芝.實(shí)用橡膠工藝學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011：67~70.

Effect of curing agent DCP/TAIC blending ratio on the properties of NBR/EVM blends

Effect of curing agent DCP/TAIC blending ratio on the properties of NBR/EVM blends

Zhang Qingyang,Li Xu,Zhang Zuoxin,Deng Tao
(School of Polymer Science and Engineering,Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042,Shangdong,China)

The infl uence of curing agent DCP/TAIC blengding ratio on the curing characteristics,physicmechanical properties,hot air aging properties of NBR/EVM blends were investigated.The results show that,with the increasing of TAIC dosage,tensile strength and modulus at 100% of NBR/EVM vulcanizates increased gradually,and compression set became better gradually;the hot air aging resistance was the worst when the amount of TAIC was 0.4 phr. With the increasing of DCP dosage,the curing rate and crosslinking density of NBR/EVM blends increased gradually,and the hardness,modulus at 100%,tensile strength of NBR/EVM vulcanizates fi rst increased then decreased,and elongation at break decreased gradually,and compression set became better gradually,the properties of hot air aging resistance nearly unchanged.Comprehensive analysis,the properties of NBR/EVM vulcanizates was the best when 1.4/0.7 phr DCP/TAIC in NBR/EVM blends.

curing agent; blend dosage; vulcanization characteristics; physical and mechanical properties; hot air aging performance

TQ333.7

1009-797X(2016)21-0054-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.21.012

(R-01)

張清陽(yáng)（1988-），男，碩士研究生，主要從事聚合物共混與改性方面的研究。

2016-05-23