防老劑對(duì)丁腈橡膠硫化膠性能的影響

江畹蘭 編譯

（華南理工大學(xué) 材料學(xué)院，廣東 廣州 510641）

防老劑對(duì)丁腈橡膠硫化膠性能的影響

江畹蘭 編譯

（華南理工大學(xué) 材料學(xué)院，廣東 廣州 510641）

丁腈橡膠中所含的防老劑，對(duì)橡膠的硫化、力學(xué)性能及抗熱腐蝕性有顯著影響。使用防老劑N-苯基萘基-胺-2及N-苯基-N'乙基己基-n-苯撐二胺可制得性能良好的硫化膠。

丁腈橡膠；防老劑；力學(xué)性能；老化性能；抗熱腐蝕性能

在腐蝕性介質(zhì)作用下，生膠及硫化膠中發(fā)生的不可逆變化的疊加會(huì)縮短橡膠工業(yè)制品的使用壽命。溫度、橡膠中重金屬及硫磺含量、光、水分、油類(lèi)、溶劑、氧、臭氧及動(dòng)態(tài)疲勞都會(huì)加快橡膠工業(yè)制品的老化進(jìn)程。在眾多影響因素中，生膠合成時(shí)添加的防老劑，則起著阻止彈性體降解的基本作用。生膠中所含防老劑的主要作用，是在防老劑滲出、高溫干燥和儲(chǔ)存過(guò)程中使生膠的結(jié)構(gòu)不致發(fā)生變化。加入生膠中的防老劑的劑量及品種，取決于其防老效果及某些附帶效應(yīng)，而這些效應(yīng)會(huì)影響聚合過(guò)程及聚合物的使用性能。尋找可用于新一代丁腈橡膠的高效防老劑是一項(xiàng)很迫切的任務(wù)，這是因?yàn)槎‰嫦鹉z已被廣泛地用于生產(chǎn)各種用于石油工業(yè)及天然氣開(kāi)采的耐油、耐汽油制品。有鑒于此，考慮到丁腈橡膠系列的顯著特點(diǎn)，文中研究了丁腈橡膠中所含的不同防老劑，對(duì)用于制造盤(pán)根-電樞裝備中的套管橡膠墊的橡膠各項(xiàng)性能的影響。

研究了7種牌號(hào)的丁腈橡膠[含多硫鍵（ИPП-1124）、單硫鍵（54-2a）及過(guò)氧化物硫化體系（51-1724）]。這三類(lèi)丁腈橡膠中含有各種胺類(lèi)及酚類(lèi)防老劑。丁腈橡膠可用于制造盤(pán)根-電樞裝備的密封件，這些密封件被用于在高溫及在腐蝕介質(zhì)中開(kāi)采石油及天然氣的場(chǎng)合。表1列出了在不同橡膠配方中所用的防老劑的牌號(hào)、名稱(chēng)及用量。

表1 橡膠及防老劑的牌號(hào)

膠料用兩段混煉法，在開(kāi)煉機(jī)ЛБ 320 150/150上混煉。第一階段制備含生膠、填料及工藝添加劑的母煉膠；第二階段往母煉膠中添加硫化劑及防老劑，即按工藝規(guī)程向膠料ИPП-1124及54-2a中添加2份Haфтaм-2作為防老劑；向膠料51-1724中添加1份Диaфин фп（N-異丙基-N'-苯基-對(duì)苯二胺）及2份Aцeтoнaнил н（2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉聚合物）作防老劑（生膠都為100份）?；鞜挏囟瓤刂圃?0～70 ℃之間，加入硫化劑之前，母煉膠在室溫下于大氣中停放2 h以上。

使用門(mén)尼黏度計(jì)，于120 ℃下測(cè)定膠料的塑彈性。按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定橡膠的力學(xué)性能。表2～4示出了測(cè)試結(jié)果。

表2 含多硫硫化體系的丁腈橡膠ИPП-1124的塑彈性及力學(xué)性能

表3 含單硫硫化體系的54-2a橡膠的塑彈性及力學(xué)性能

（表未完）

（續(xù)表）

表4 含過(guò)氧化物硫化體系的51-1724型橡膠的塑彈性及力學(xué)性能

由表2～4上的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：3種橡膠的門(mén)尼黏度最大值Mmax和最小值Mmin，與生膠中所含防老劑的種類(lèi)無(wú)關(guān)。對(duì)于所有被研究的橡膠來(lái)說(shuō)，焦燒起步時(shí)間t5及硫化速率與防老劑的特性密切相關(guān)。Wingstey-29、Hoвaнтoкc 8 ПФДA及NS都會(huì)縮短t5，加快含多硫硫化體系橡膠的硫化速率。對(duì)于含半硫硫化體系的橡膠來(lái)說(shuō)，Hoвaнтoкc 8 ПФДA及NS都會(huì)使t5降低。看來(lái)，此類(lèi)防老劑是含單硫硫化體系及多硫硫化體系橡膠的共硫化劑，從而導(dǎo)致硫化網(wǎng)絡(luò)密度增大，橡膠的強(qiáng)度性能得以提高。就過(guò)氧化物硫化體系而言，所研究的防老劑實(shí)際上并不影響硫化膠的硫化特性。對(duì)于橡膠Hипoл DN300 W80來(lái)說(shuō)，除了NS以外橡膠中所含的防老劑也會(huì)明顯影響拉伸強(qiáng)度（fp）、拉斷伸長(zhǎng)率（εp）、硬度（H）、撕裂強(qiáng)度（B）、回彈性（S）及壓縮永久變形（ОДС）等指標(biāo)。當(dāng)然，這都是在使用三種硫化體系的情況下發(fā)生的。Hoвaнтoкc 8 ПФДA能提高所有橡膠的fp，并使εp下降。Haфтaм-2能改善所有橡膠的εp，而生膠中的Wingstey-2及Octolite 544CF能減小過(guò)氧化物硫化膠的壓縮永久變形。

生膠中所含的防老劑的品種，對(duì)硫化膠在空氣中老化后，以及經(jīng)腐蝕性介質(zhì)CЖP-3油在150 ℃下作用后的強(qiáng)度性能的影響甚大。在空氣中，防老劑Wingstey-29、Octolite 544CF、NS及Hoвaнтoкc 8 ПФДA對(duì)ИPП 1124型橡膠有較好的抑止作用。而在腐蝕性介質(zhì)CЖP中，防老劑Hoвaнтoкc 8 ПФДA及Wingstay-29的效果較好。采用Wingstey-29、Octolite 544CF、NS及Hoвaнтoкc 8 ПФДA作防老劑的過(guò)氧化物硫化膠，其防老化的效果較好。這些防老劑對(duì)經(jīng)腐蝕性介質(zhì)CЖP-3油高溫作用后，三種硫化膠的質(zhì)量變化（Δm）有積極的影響。添加了Haфтaм-2的CKH-26CHT硫化膠（對(duì)所有的硫化體系而言），其大多數(shù)強(qiáng)度性能指標(biāo)均優(yōu)于CKH-26C及БHКC硫化膠若干。需要指出的是，將BTC-150及Иипoл防老劑用于批量生產(chǎn)的橡膠中，對(duì)含不同硫化體系的橡膠特性的影響是多方面的。

綜上所述，研究結(jié)果表明，生膠中所含防老劑的特性對(duì)膠料的硫化特性及硫化膠的力學(xué)性能及抗熱腐蝕性能有顯著的影響。在生膠中添加防老劑Haфтaм-2及Hoвaнтoкc 8 ПФДA可制得在各項(xiàng)性能方面能與含Wingstey-29及Octolite等防老劑的橡膠相媲美的硫化膠。

[1] Caндaлoв CИ. BЛИЯHИE COДEPЖAЩИXCЯ B БHК AHTИOКCИДAHTOB HA CBOЙCTBA PEЗИH[J]. Кayиyк и peзинa, 2014(2):24-27.

[責(zé)任編輯：張啟躍]

TQ 333.7

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1671-8232(2016)10-0019-04

2015-04-15