姬燕飛

（天津市橡膠工業(yè)研究所有限公司，天津，300384）

氯丁橡膠由美國(guó)杜邦公司于1931年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，截止到2010年底，我國(guó)氯丁膠總產(chǎn)能約為8.3萬(wàn)噸。目前國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)廠家為山西合成橡膠集團(tuán)有限公司約占市場(chǎng)份額的2/3；長(zhǎng)壽化工與山西長(zhǎng)治霍家工業(yè)組成的山西霍家長(zhǎng)化合成橡膠有限公司(原重慶長(zhǎng)壽化工)的產(chǎn)品約占1/3①。氯丁膠具有很好的力學(xué)性能，廣泛運(yùn)用于制鞋、膠粘劑和電線電纜等領(lǐng)域；由于其良好的耐老化耐介質(zhì)性能，在公路填縫材料、橋梁支座和工業(yè)儲(chǔ)罐的防腐襯里制品應(yīng)用廣泛。氯丁膠不能用硫磺硫化體系硫化，而用金屬氧化物硫化，一般使用氧化鋅5份，氧化鎂4份，對(duì)于非硫調(diào)型的膠種常用硫脲類促進(jìn)劑調(diào)節(jié)硫化速度如NA-22②。氯丁橡膠加氧化鎂使溫度50℃為宜，若低溫混煉氧化鎂容易結(jié)塊，由于加工過(guò)程中氯丁膠有粘輥現(xiàn)象，可加一些石蠟、凡士林等潤(rùn)滑劑解決③。

1、試驗(yàn)部分

1.1 主要原材料及設(shè)備

CR121、CR232山納合成橡膠有限責(zé)任公司，BR9000北京燕山石化，SBR1502吉林化工有限公司，活性氧化鎂以色列ICL集團(tuán)下屬DSP公司，氧化鎂上海敦煌化工廠，DM 天津市有機(jī)化工一廠，防A天津科邁化工股份有限公司，微晶蠟河北滄州森林蠟業(yè)，硬脂酸博興華潤(rùn)油脂，N660/N330天津卡博特，DOP工業(yè)級(jí)，白炭黑青島羅地亞公司，Si-69南京晶寧偶聯(lián)劑公司產(chǎn)品，氧化鋅大連氧化鋅廠，專用防焦劑CR-X。

6吋開(kāi)煉機(jī)； 650千牛電熱平板硫化機(jī) 上海西偉馬利橡膠設(shè)備有限公司；1000千牛電子拉力試驗(yàn)機(jī) 長(zhǎng)春科新儀器設(shè)備有限公司；標(biāo)準(zhǔn)試片硫化模具。

1.2 試樣制備

表一 配方膠料的配合劑用量情況

其他組分為防老劑 A，微晶蠟，硬脂酸，促進(jìn)劑DM。

混煉膠及試片硫化 先將氯丁膠進(jìn)行塑煉10遍，標(biāo)準(zhǔn)配方比例進(jìn)行小試配方配料，在6吋開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行混煉，不同膠種摻用的先將膠料進(jìn)行混合均勻，輥溫50±5℃，依次加入氧化鎂，促進(jìn)劑 DM、防老劑，炭黑增塑劑，清盤(pán)兩次，左右割刀各 3次，將藥粉混煉均勻后加入氧化鋅和NA-22，有粘合劑的與氧化鋅同時(shí)加料，混煉均勻薄通三包兩卷，下片。停放12小時(shí)以上進(jìn)行試片硫化。硫化條件：151℃×(T90+5min)。

1.3 分析與測(cè)試

力學(xué)性能參照 GB/T533-2009長(zhǎng)春科新儀器設(shè)備有限公司1000千牛電子拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，硬度參照 GB/T 531.1-2008上海六菱儀器廠生產(chǎn)LX-3型邵爾硬度計(jì)測(cè)試邵A硬度，門(mén)尼粘度參照GB/T 1232.1-2000使用日本島津門(mén)尼粘度計(jì)測(cè)試，門(mén)尼焦燒參照GB/T 1233-2008，與金屬粘合強(qiáng)度參照GB/T 7760-2003英國(guó)Instron萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)材料試驗(yàn)機(jī)。

2、結(jié)果與討論

2.1 活性氧化鎂對(duì)不同膠種體系T10的影響

下表為配方的硫化儀參數(shù)：

表二 配方膠料的硫化儀

氯丁橡膠硫化對(duì)溫度敏感所以制品硫化成型前必須有充分的遲延時(shí)間以便于混煉、壓延、壓出及模壓時(shí)流動(dòng)充模。在氯丁橡膠配方體系中T10直接關(guān)系膠料加工儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程的安全問(wèn)題，所以要考慮膠料有恰當(dāng)?shù)慕篃龝r(shí)間。由上表看出 CR232的焦燒時(shí)間明顯比CR121的時(shí)間短，一般CR232的T10為3min左右，而CR121膠料配方則是6min以上，為 CR232配方的兩倍時(shí)間；從扭矩看，CR121系列要比CR232扭矩高說(shuō)明交聯(lián)程度高，加了高活性氧化鎂的配方T10明顯延長(zhǎng)，說(shuō)明高活性氧化鎂較普通氧化鎂能延長(zhǎng)膠料焦燒時(shí)間，具備更佳的加工安全性。從T90參數(shù)看加入高活性氧化鎂的配方硫化速度要比普通氧化鎂的時(shí)間短，說(shuō)明活性氧化鎂能增加CR232配方的硫化速度。

下表為配方膠料的門(mén)尼粘度和大轉(zhuǎn)子門(mén)尼焦燒試驗(yàn)數(shù)據(jù)：

表三 配方膠料的門(mén)尼粘度和焦燒性能

圖1 配方T10分布情況圖

CR121大轉(zhuǎn)子門(mén)尼焦燒時(shí)間比 CR232長(zhǎng)很多，門(mén)尼粘度差別不大，活性氧化鎂作用于硫調(diào)型的安全性能要比非硫調(diào)型好。

2.2 活性氧化鎂對(duì)硫化膠強(qiáng)伸性能的影響

生膠強(qiáng)伸性能較差，一般需進(jìn)行硫化使其具備一定的強(qiáng)伸性能方可使用。而氯丁橡膠的硫化劑為金屬氧化物，金屬氧化物表面活性基團(tuán)的多少跟活躍程度直接影響啊膠料內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)的交聯(lián)程度，直觀表現(xiàn)為膠料的拉伸強(qiáng)度的大小。

表四 配方膠料的強(qiáng)伸性能

從表四看出硬度除MH5-1外都與預(yù)測(cè)值相差不大；CR232比CR121拉伸強(qiáng)度高4Mpa左右、扯斷伸長(zhǎng)率大100%，但均超過(guò)預(yù)測(cè)值，說(shuō)明高活性氧化鎂作用于非硫調(diào)型的氯丁橡膠產(chǎn)生的交聯(lián)密度和交聯(lián)鍵的鍵能大于硫調(diào)型氯丁膠。膠料扯斷永久變形相差不大。

圖2 配方扯斷強(qiáng)度分布情況圖

3 結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論在硫調(diào)型氯丁橡膠配方中活性氧化鎂的加入可以比非硫調(diào)型橡膠有較長(zhǎng) T10，加工儲(chǔ)運(yùn)安全性好。所有配方均能達(dá)到預(yù)計(jì)指標(biāo)性能要求，但開(kāi)煉機(jī)混煉過(guò)程中硫調(diào)型膠料輥溫超過(guò)60℃就出現(xiàn)粘輥現(xiàn)象。通過(guò)與金屬的粘接強(qiáng)度看CR121并用BR9000粘合強(qiáng)度最好達(dá)到14.4KN/m，單純CR121只在8.9 KN/m，并用SBR1502粘合強(qiáng)度12 KN/m，因此從粘合強(qiáng)度情況看CR/BR＞CR/SBR＞CR。

綜上。高活性氧化鎂較普通氧化鎂能增強(qiáng)氯丁膠料的強(qiáng)度和加工安全性。建議在附加值高的產(chǎn)品上以高活性氧化鎂代替普通氧化鎂。加入活性氧化鎂后能夠縮短正硫化時(shí)間提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低單位能耗，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。