紀(jì)麗麗，郝艷芬，霍占東，張麗君

（1.陜西延長(zhǎng)石油西北橡膠有限責(zé)任公司，陜西 咸陽(yáng) 712023；2.陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)橡膠公司，陜西 咸陽(yáng) 712023)

單一的聚合物在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中很多時(shí)候性能上很難達(dá)到使用要求，因此需要對(duì)聚合物進(jìn)行改性。橡膠制品生產(chǎn)過(guò)程中，橡塑并用是橡膠改性的重要途徑之一，橡膠中參入塑料，不僅可以充分發(fā)揮橡膠的優(yōu)良性能，又可彌補(bǔ)原橡膠中某些性能的不足之處，同時(shí)改善膠料的加工性能并且降低橡膠制品的成本。丁腈橡膠和聚氯乙烯并用是橡塑并用的先驅(qū)，已經(jīng)有70多年的歷史了，從熱力學(xué)相容性分析，丁腈橡膠和聚氯乙烯的溶解度參數(shù)接近，因此兩者具有熱力學(xué)混溶性。

1 共混膠制備

丁腈橡膠與聚氯乙烯并用有三種方法，即乳液參合、溶液參合、機(jī)械參合。本文中所述的都是機(jī)械參合,即將丁腈橡膠、聚氯乙烯在開煉機(jī)上直接混合。該法簡(jiǎn)單方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、并用比例可以任意變化，一般工廠都可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。

1.1 聚氯乙烯膨潤(rùn)

聚氯乙烯最大的缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性差，分解溫度為130℃左右，無(wú)法直接在開煉機(jī)進(jìn)行高溫混合，在130℃以上溫度加工時(shí)，會(huì)發(fā)生劇烈的熱降解。聚氯乙烯屬于硬質(zhì)塑料，與軟質(zhì)的橡膠黏度相差很大，共混物易形成明顯分散相，無(wú)法滿足使用要求，因此必須先將聚氯乙烯先進(jìn)行膨潤(rùn)，即在攪拌設(shè)備中加入聚氯乙烯、小分子增塑劑進(jìn)行混合，使小分子增塑劑進(jìn)入大分子鏈間，減小大分子間相互作用力，混合的同時(shí)可以加入熱穩(wěn)定劑，提高聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性能，提高其熱分解溫度。膨潤(rùn)充分的聚氯乙烯粉末是一種疏松而有彈性的軟質(zhì)混合物，很易和軟質(zhì)橡膠混合。本文實(shí)驗(yàn)使用的膨潤(rùn)聚氯乙烯組成為：聚氯乙烯（100），增塑劑（50），熱穩(wěn)定劑（10）。

1.2 塑化

將預(yù)膨潤(rùn)的聚氯乙烯在高溫開煉機(jī)上薄通塑化，至均勻透明即可。塑化溫度以150～160℃為宜，時(shí)間也應(yīng)當(dāng)適當(dāng)，過(guò)長(zhǎng)則聚氯乙烯在高溫下易分解，白色透明聚氯乙烯薄膜逐漸變黃；過(guò)短則會(huì)塑化不完全，出現(xiàn)PVC粒子。

1.3 共混

將塑化好的聚氯乙烯搗至一邊，從另一邊加入丁腈橡膠，包輥后打八把刀混勻，薄通后下片。

2 實(shí)驗(yàn)與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)

2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

試驗(yàn)主要設(shè)備：XLP-O 150×320平板硫化機(jī)，大連橡塑機(jī)械股份有限公司；AGS-X電子拉力機(jī)，日本島津；CS101-2電熱鼓風(fēng)精密試驗(yàn)箱，重恒達(dá)儀器制造廠，LX-A橡膠硬度計(jì)，上海市輕工業(yè)局；JSC-10手提式測(cè)厚儀，江都市精藝實(shí)驗(yàn)機(jī)械有限公司。

試驗(yàn)材料：共混膠，自制；鄰二丁酯，山東宏信集團(tuán)化工股份有限公司；癸二丁酯，天津通達(dá)化工有限公司 ；癸二辛酯，天津通達(dá)化工有限公司 ；防老劑，山東尚舜化工有限公司；活性劑，山東尚舜化工有限公司；硫化劑，寶雞市美商貿(mào)有限公司；炭黑，江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰尽Ｒ陨显囼?yàn)用原材料均為普通市售材料。

2.1.2 試樣制備及檢測(cè)

試樣制備按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T6038—2006《橡膠試驗(yàn)?zāi)z料——配料、混煉和硫化設(shè)備及操作程序》。

檢測(cè)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行：GB/T528—2009 硫化橡膠或熱縮性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能》，GB/T531.1—2008《硫化橡膠熱塑性橡膠，壓入硬度試驗(yàn)方法，第一部分邵氏硬度計(jì)算法》；GB/T7759—1996《硫化橡膠、熱塑性橡膠——常溫、高溫和低溫下的永久變形測(cè)定》；GB/T1690—2010《硫化橡膠或熱塑性橡膠耐液體試驗(yàn)方法》。

2.2 分析與討論

2.2.1 不同聚氯乙烯含量對(duì)共混膠性能的影響

將丁腈橡膠與不同質(zhì)量份的聚氯乙烯共混，共混膠的性能如表1所示。從表1數(shù)據(jù)可以看出，聚氯乙烯對(duì)丁腈橡膠起著補(bǔ)強(qiáng)劑的作用，共混膠的強(qiáng)度、定伸、硬度均隨著聚氯乙烯含量的增大而增大，質(zhì)量份為20以上時(shí)，效果明顯；隨著聚氯乙烯含量的增大伸長(zhǎng)率變化不明顯，質(zhì)量份為20～50時(shí)基本相差不大，質(zhì)量份大于40后，有下降趨勢(shì)；隨著聚氯乙烯含量的增大低溫性能變差，質(zhì)量份從0～50脆性溫度從-53℃升高到-27℃，但在質(zhì)量份為10～40區(qū)間內(nèi)，低溫性能相對(duì)穩(wěn)定，變化較??；隨著聚氯乙烯含量的增大共混膠的耐介質(zhì)性能減小；隨著聚氯乙烯含量的增大壓縮永久變形性能增大。

丁腈橡膠/聚氯乙烯共混膠隨著聚氯乙烯含量的增大，物理機(jī)械性能、耐介質(zhì)性能得到改善，低溫及壓縮變形性能變差。但丁腈橡膠的特性指標(biāo)耐油及與之相關(guān)聯(lián)的低溫脆性性能均在聚氯乙烯質(zhì)量份為20～40時(shí)出現(xiàn)性能變化相對(duì)較小的平坦區(qū)。丁腈橡膠的脆性溫度從初始的-43℃升高4～8℃，聚氯乙烯并用量再提高至質(zhì)量份50時(shí)，低溫脆性升高16℃，此時(shí)的耐油性改善并不明顯。因此，從耐油和低溫性能的平衡來(lái)說(shuō)，丁腈橡膠/聚氯乙烯共混膠以聚氯乙烯質(zhì)量份為20～40時(shí)為宜。

表1 不同聚氯乙烯含量共混膠性能

2.2.2 不同結(jié)丙量對(duì)共混膠性能的影響

將不同結(jié)丙量的丁腈橡膠與質(zhì)量份為30的聚氯乙烯共混，共混膠的性能如表2所示。

從表2結(jié)果可以看出，在其余組分不變的情況下，提高丙烯腈含量，混煉膠的拉伸強(qiáng)度增大，伸長(zhǎng)率變小，硬度增大，溶脹變小。這和丁腈橡膠的變化規(guī)律是一致的，即在聚氯乙烯含量不變的情況下，丁腈膠/聚氯乙烯共混膠的物理性能、耐介質(zhì)性能變化趨勢(shì)與丁腈膠變化趨勢(shì)一致。

表2 不同結(jié)晶量對(duì)共混膠性能的影響

2.2.3 增塑劑對(duì)共混膠性能的影響

將相同結(jié)丙量的丁腈橡膠與聚氯乙烯共混，改變?cè)鏊軇┑姆N類及用量，測(cè)得的共混膠的性能如表3所示。

對(duì)比12#、15#的檢測(cè)結(jié)果，由于15#的增塑劑用量大，拉伸強(qiáng)度低、伸長(zhǎng)率大，硬度低，這與增塑劑對(duì)橡膠物理機(jī)械性的影響規(guī)律一致；3種增塑劑的耐溶脹性能稍有差異，這與3種增塑劑與共混膠的相容性及增塑劑本身的空間位阻、分子鏈結(jié)構(gòu)有關(guān)，鄰二丁酯的空間位阻大于其他2種增塑劑而難于抽出，癸二辛酯分子鏈最長(zhǎng)難于抽出，綜合溶脹平衡，癸二丁酯質(zhì)量變化相對(duì)較小，15#的增塑劑用量相對(duì)較大，在實(shí)驗(yàn)條件下抽出量相對(duì)較大，造成共混膠質(zhì)量變化相對(duì)較小。

表3 不同增塑劑對(duì)共混膠性能的影響

3 結(jié)論

（1）丁腈橡膠與聚氯乙烯可以任意比例共混，共混膠性能在聚氯乙烯質(zhì)量份為20～40時(shí)出現(xiàn)性能變化相對(duì)較小的平坦區(qū)，丁腈橡膠/聚氯乙烯共混膠最佳并用比例為80/20～60/40。

（2）聚氯乙烯配比相同時(shí)，丁腈膠/聚氯乙烯共混膠性能隨結(jié)丙量變化與丁腈膠隨結(jié)合丙烯腈含量性能變化趨勢(shì)一致，即隨著共混膠丙烯腈含量增大，混煉膠的拉伸強(qiáng)度增大，伸長(zhǎng)率變小，硬度增大，溶脹變小。

（3）共混膠的耐介質(zhì)性能與增塑劑的空間位阻、分子鏈結(jié)構(gòu)、與共混膠的相容性有關(guān)，適當(dāng)增大增塑劑用量，共混膠溶脹不變，增大小分子抽出量，可以減小共混膠在介質(zhì)中的質(zhì)量變化。