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        抗硫化返原劑1,6-雙(N,N′-二芐基硫代氨基甲酰二硫)己烷在NR配方中的應(yīng)用研究

        2021-03-25 09:51:52樊俊麗羅秀娟郭巧靜
        河南化工 2021年2期
        關(guān)鍵詞:己烷硫代甲酰

        樊俊麗,羅秀娟,郭巧靜

        (山西省化工研究所(有限公司),山西 晉中 030600)

        0 引言

        由于天然橡膠具有良好的物理性能,因此被廣泛應(yīng)用于各種橡膠制品[1]。但是,天然橡膠在高溫硫化或者厭氧條件下,易發(fā)生硫化返原現(xiàn)象,即多硫交聯(lián)鍵斷裂,交聯(lián)密度下降,使用性能變差[2]。為了減小天然橡膠硫化返原現(xiàn)象的發(fā)生,可以采用有效硫化體系、半有效硫化體系等手段,但是這種方法有損膠料的焦燒安全性和強度等性能[3-6]。此外,通過添加抗硫化返原劑也可以有效地防止天然橡膠的硫化返原[7]。1,6-雙(N,N′-二芐基硫代氨基甲酰二硫)己烷是一種新型的具有雙官能團的綠色橡膠助劑[8]。本文以傳統(tǒng)硫化體系和半有效硫化體系為參照,采用自制的1,6-雙(N,N′-二芐基硫代氨基甲酰二硫)己烷,討論了3種體系下膠料的硫化返原現(xiàn)象,并對其相應(yīng)的物理性能做了測試。1,6-雙(N,N′-二芐基硫代氨基甲酰二硫)己烷的分子結(jié)構(gòu)式如下:

        1 實驗部分

        1.1 實驗材料

        天然橡膠,牌號1#,泰國產(chǎn)品;硬脂酸,工業(yè)級,上海倍特化工有限公司;氧化鋅,工業(yè)級,鄭州圣丹利化工產(chǎn)品有限公司;炭黑,N330,天津海豚炭黑有限公司產(chǎn)品;石蠟,工業(yè)級,中國石油天然氣股份有限公司;PPD,工業(yè)級,山東優(yōu)索化工科技有限公司;TMQ,工業(yè)級,河南開侖化工有限責(zé)任公司;CBS,工業(yè)級,青島金蘭化工有限公司;硫黃,工業(yè)級,鄭州市榮茂凈水材料有限公司;9188,實驗室自制。

        1.2 實驗儀器與設(shè)備

        雙輥開煉機,X(S)K-400,無錫第一橡塑機械公司;無轉(zhuǎn)子硫化儀,MZ-4010B,江蘇明珠試驗有限公司;微型控制電子萬能試驗機,WDW-500E,濟南時代試金儀器有限公司。

        1.3 膠料配方

        膠料配方(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):NR 100,硬脂酸 1,氧化鋅 5,炭黑 50,石蠟1,PDD 1,TMQ 1,CBS 1.5,1號樣為傳統(tǒng)硫化體系,硫黃用量2.5;2號樣為半有效硫化體系,硫黃用量1.5;3號樣為9188硫化體系,硫黃用量為0.5,9188用量為2.5。

        1.4 試樣制備

        按照1.3中的膠料配方稱取好煉膠所需原材料,按照該順序(生膠→炭黑→氧化鋅→硬脂酸→CBS→PPD→TMQ→石蠟→硫黃→9188)進(jìn)行加料,然后在雙輥開煉機上對其進(jìn)行塑煉和混練。再在150 ℃和180 ℃的條件下在平板硫化機上對其進(jìn)行硫化。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 硫化特性

        三種硫化體系對天然橡膠的硫化特性的影響如圖1、圖2所示。

        圖1為150 ℃下,傳統(tǒng)硫化體、半有效硫化體系、9188硫化體系流變儀曲線的對比圖。從圖1中可以明顯看出9188體系的優(yōu)異性能,硫化18 min后含有9188膠料的流變儀扭矩還在持續(xù)增大,且當(dāng)硫化達(dá)到90 min時,該體系還沒有出現(xiàn)硫化返原的現(xiàn)象。而傳統(tǒng)硫化體系與半有效硫化體系膠料的流變儀扭矩在硫化時間為18 min時已經(jīng)下降,出現(xiàn)明顯的硫化返原。

        圖1 150 ℃下膠料的硫化曲線

        圖2為三種硫化體系膠料在180 ℃高溫硫化下的流變儀曲線的對比圖。

        圖2 180 ℃下膠料的硫化曲線

        從圖2中可以看出,短時間內(nèi),傳統(tǒng)硫化體系和半有效硫化體系的流變儀扭矩急劇下降,出現(xiàn)硫化返原現(xiàn)象,而含有9188的硫化體系,其流變儀扭矩只是略有降低。

        2.2 膠料的物理性能

        150 ℃硫化條件下,三種體系硫化膠的物理性能如表1所示。

        從表1中可以明顯看出,與傳統(tǒng)硫化體系和半有效硫化體系相比,含有1,6-雙(N,N′-二芐基硫代氨基甲酰二硫)己烷的硫化膠膠料的邵爾硬度、100%定伸應(yīng)力和300%的定伸應(yīng)力、撕裂強度均有了一定的提高。且在空氣中熱老化后,其相應(yīng)的邵爾A硬度與定伸應(yīng)力都有了相應(yīng)的提高。含有1,6-雙(N,N′-二芐基硫代氨基甲酰二硫)己烷體系的膠料的拉斷永久變形降至5%,且在空氣中熱老化后的拉斷永久變形保持不變。充分說明了1,6-雙(N,N′-二芐基硫代氨基甲酰二硫)己烷的引入,提高了天然橡膠膠料的物理機械性能。

        表1 膠料的物理機械性能

        3 結(jié)論

        通過對其高溫長時間硫化曲線的測定,表明制備的9188具有較好的抗硫化返原性。通過對其物理性能進(jìn)行分析表明,9188硫化體系的膠料具有良好的動態(tài)性能和抗熱老化性。

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