曾宇棠

(廣州天河膠管制品有限公司，廣東 廣州 510520)

在橡膠加工過(guò)程中，須用到隔離劑以防止未硫化橡膠的互相粘連，保證后工序順利進(jìn)行。隔離劑的理想作用為常溫下起隔離防粘作用，而對(duì)硫化后制品的性能、外觀無(wú)不利影響。硬脂酸鋅溶解度參數(shù)為18[(MPa)1/2][1]，與常用橡膠溶解度參數(shù)相近，與橡膠具有良好相容性。其次，硬脂酸鋅熔點(diǎn)約120 ℃[2]，遠(yuǎn)低于一般硫化溫度，故在硫化過(guò)程中，硬脂酸鋅可熔化而被膠料吸收。相容性及熔點(diǎn)特征使硬脂酸鋅作為隔離劑廣泛使用。

硬脂酸鋅在膠管制造過(guò)程中的應(yīng)用有：混煉膠隔離、中膠片隔離、膠管擠出內(nèi)襯層或外覆層半成品隔離。用作中膠片隔離劑時(shí)，對(duì)厚度為≤1 mm的膠片，硬脂酸鋅吸附量較大，且考慮到硫化過(guò)程中，盡管硬脂酸鋅熔融吸收，但存在厚度方向上的濃度梯度，對(duì)膠料性能影響或不能忽視。本文嘗試評(píng)價(jià)硬脂酸鋅用量對(duì)硫磺硫化丁腈橡膠性能影響并提出建議。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

丁腈橡膠6260，韓國(guó)LG化學(xué)；N660炭黑，卡博特化工有限公司；其他配合劑為市售產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備儀器

MV-C3門(mén)尼粘度儀，MR-C2無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀，北京瑞達(dá)宇辰儀器有限公司；SK-160實(shí)驗(yàn)室用小型開(kāi)煉機(jī)，沈陽(yáng)第二橡膠機(jī)械廠；XL-50A拉力試驗(yàn)機(jī)，廣州試驗(yàn)儀器廠。

1.3 試樣制備方法

開(kāi)煉機(jī)上將橡膠薄通后包輥→加入硫化劑外的其他助劑→混煉→加入炭黑→混煉→加入硫化劑→薄通10次→出片→停放24 h→硫化→硫化后試樣停放16 h→測(cè)試

1.4 測(cè)試方法

各項(xiàng)測(cè)試按最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，其中鋼絲粘合性能測(cè)試參考GB/T 16586方法B[3]進(jìn)行測(cè)試，使用Ф0.3 mm鍍銅鋅鋼絲，鋼絲埋入深度15 mm，用每根鋼絲抽出力(單位N/根)以及鋼絲抽出后“表面附膠百分比”來(lái)表示試驗(yàn)結(jié)果。

2 結(jié)果及討論

不同硬脂酸鋅用量的丁腈橡膠硫磺硫化膠的配方設(shè)計(jì)如下(配方數(shù)據(jù)單位均為質(zhì)量份)：

配方中硬脂酸鋅用量分別為0，1，2，4，8，16，配方的其他組分一致，含有：丁腈橡膠100，氧化鋅5，硬脂酸 1，防老劑RD 1，硫磺2，炭黑N660 60，其他88。

2.1 硬脂酸鋅用量對(duì)硫化特性影響

表1 150 ℃×60 min硫化特性參數(shù)

由表1可知，隨著硬脂酸鋅用量增加，最低扭矩ML下降，最高扭矩MH與最低扭矩ML差值下降。分析硬脂酸鋅在150 ℃條件下起增塑作用使ML值下降，加上對(duì)交聯(lián)密度的負(fù)面作用，故表現(xiàn)出較低的(MH-ML)值。隨硬脂酸鋅用量增加，焦燒時(shí)間TS1逐漸延長(zhǎng)。同時(shí)受硫化速率、硫化程度影響，正硫化時(shí)間T90未呈現(xiàn)特定規(guī)律。

2.2 硬脂酸鋅用量對(duì)門(mén)尼焦燒性能影響

表2 125 ℃門(mén)尼焦燒性能

由表2可知，隨硬脂酸鋅用量增加，最小門(mén)尼粘度ML降低，門(mén)尼焦燒時(shí)間T5的延長(zhǎng)。因此，在125 ℃條件下，硬脂酸鋅起增塑作用，同時(shí)對(duì)早期硫化起抑制作用，與2.1硫化特性參數(shù)分析結(jié)果相符。

2.3 硬脂酸鋅用量對(duì)物理機(jī)械性能、耐液體性能影響

表3 物理機(jī)械性能、耐液體性能

硬脂酸鋅用量增加，300%定伸應(yīng)力降低，拉斷永久變形增大，硬脂酸鋅用量以4份，8份，16份變化時(shí)，影響更為明顯，顯示其交聯(lián)密度降低，硫化膠在拉伸過(guò)程中橡膠分子滑移較大，產(chǎn)生較大的不可逆變形。而硬脂酸鋅用量從0份增加到16份，硬度增加4邵爾A，表示硬脂酸鋅在2.1、2.2體現(xiàn)的增塑作用僅限于高溫條件下，而較高用量的硬脂酸鋅可能由于增容、填充作用而使硬度略有增加。

由硫化膠浸3#標(biāo)準(zhǔn)油體積變化率可知，隨硬脂酸鋅用量增加，溶脹體積增大，為逐漸降低的交聯(lián)密度所致。

硬脂酸鋅用量為16份時(shí)，拉伸強(qiáng)度僅為7.5 MPa，明顯低于其他試樣，顯示其有欠硫跡象。

2.4 硬脂酸鋅對(duì)鋼絲粘合性能影響

圖1 鋼絲粘合性能：鋼絲抽出力、表面附膠百分比

由圖1可見(jiàn)，硬脂酸鋅用量達(dá)4份及以上時(shí)，鋼絲抽出力、表面附膠百分比下降，如硬脂酸鋅用量為4份時(shí)，鋼絲抽出力已經(jīng)下降到空白試樣的70%，表面附膠百分比從100%下降到75%，而硬脂酸鋅用量為1、2份時(shí)，對(duì)鋼絲粘合性能影響不明顯。一般認(rèn)為，硫磺硫化膠與銅硫化粘合機(jī)理為硫化初期，在橡膠/銅界面層形成CuSx硫化物層，且硫化物以樹(shù)突狀生長(zhǎng)，在后續(xù)硫化過(guò)程中與橡膠形成交聯(lián)、互鎖結(jié)構(gòu)[4]。推測(cè)硬脂酸鋅在在硫化初期，與形成CuSx的反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)，降低銅表面的供粘合反應(yīng)的活性點(diǎn)，減少了CuSx層形成，最終降低了鋼絲粘合性能，與使用硬脂酸鋅改善粘模硫化膠脫模性能機(jī)理類(lèi)似[5]。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)使用不同用量的硬脂酸鋅，對(duì)硫磺硫化丁腈橡膠的硫化特性、門(mén)尼焦燒性能、物理機(jī)械性能、耐液體性能、鋼絲粘合性能進(jìn)行測(cè)試。

在本文試驗(yàn)配合條件下，硬脂酸鋅從0份到16份變化，影響有：

(1)高溫(125 ℃以上)條件下，起增塑作用，降低膠料粘度。

(2)延長(zhǎng)膠料焦燒時(shí)間，降低交聯(lián)密度，相應(yīng)對(duì)理機(jī)械性能、耐液體性能有一定影響。

(3)用量為4份及以上時(shí)，明顯降低膠料與鋼絲粘合性能。

為減少對(duì)硫磺硫化丁腈橡膠鋼絲粘合性能的負(fù)面影響，若選用硬脂酸鋅作中膠片或膠管內(nèi)襯層隔離劑，應(yīng)控制生產(chǎn)過(guò)程中硬脂酸鋅吸附量，規(guī)范管理回尾膠摻用過(guò)程。