氧化鎂對膠粉填充氫化丁腈橡膠性能的影響

楊昭+李守衡+翁國文

Influence of Magnesium Oxide on the Properties of Hydrogenated Nitrile Rubber Filled with Rubber Powders

摘 要：通過對膠粉進(jìn)行工藝改性，探討了氧化鎂（MgO）對改性膠粉填充氫化丁腈橡膠（HNBR）硫化膠性能的影響。結(jié)果表明：MgO的加入能顯著提高HNBR硫化膠的耐熱空氣老化性能，當(dāng)MgO用量為2.5份時，耐熱性最好；膠粉的改性溫度為30℃和薄通次數(shù)為15次時，硫化膠具有較好的物理機(jī)械性能。

關(guān)鍵詞：氧化鎂；膠粉；氫化丁腈橡膠

1前言

氫化丁腈橡膠（HNBR）是由NBR經(jīng)催化加氫而制得的新型彈性體[1]。由于其主鏈的高飽和度，且含有強(qiáng)極性的腈基，因此具有優(yōu)異的耐熱、耐油、耐候和耐化學(xué)介質(zhì)性能，在汽車、能源等很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[2-3]。

氧化鎂（MgO）作為橡膠材料的重要助劑，能改善膠料的焦燒性能，有助于混煉膠的存放；能提高橡膠的耐熱氧老化性能，硫化膠的耐疲勞性能等[4-6]。但其對膠粉填充氫化丁腈橡膠性能的影響研究較少。

本工作主要研究了MgO的用量和膠粉的改性方法對HNBR硫化膠各項(xiàng)性能的影響。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1主要原材料

HNBR-2010，日本瑞翁公司產(chǎn)品；硫化膠粉，工廠廢膠；普通氧化鎂，江蘇省鹽城市東臺眾星瓦廠。

2.2 試驗(yàn)配方

HNBR 100，DCP 3，ZnO 5，SA 1，MgO 變量，防老劑RD 1.5，防老劑MB 1，TAIC 2.5，白炭黑 40，膠粉 50。

2.3主要儀器和設(shè)備

X（S）K-160型開煉機(jī)和QLB-50D/Q型平板硫化機(jī)，無錫市第一橡塑機(jī)械有限公司；A1-7000-GD型高低溫拉力試驗(yàn)機(jī)和GT-7017型老化試驗(yàn)箱，高鐵科技股份有限公司。

2.4試樣制備

膠粉改性：將開煉機(jī)輥距調(diào)至0.5mm，控制不同的輥溫，加入膠粉進(jìn)行薄通，直至膠料表面光滑（約薄通35次），薄通后的膠片停放4h以上備用。

混煉膠：混煉工藝為：HNBR→改性膠粉→SA、ZnO、MgO→防老劑→白炭黑→DCP、TAIC→薄通5次→下片，停放4～24h。

硫化膠：在平板硫化機(jī)上硫化，硫化條件為175℃/16MPa×10min。

2.5 性能測定

硫化膠各項(xiàng)性能均按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)測試。

3 結(jié)果與討論

3.1普通氧化鎂用量對硫化膠性能的影響

普通氧化鎂用量對硫化膠性能的影響如表1所示。

從表1可以看出，老化后硫化膠的拉斷伸長率均下降，拉伸強(qiáng)度和100%定伸應(yīng)力均提高，說明在老化過程中交聯(lián)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，使得交聯(lián)密度增大，也說明了HNBR具有優(yōu)異的耐高溫拉伸性能。隨著MgO的加入能明顯改善老化后硫化膠的拉斷伸長率變化率，這可能是由于MgO本身就屬于熱穩(wěn)定性非常好的物質(zhì)且能提高膠料的交聯(lián)密度，使硫化膠的耐高溫性能得到改善[7]。當(dāng)MgO用量為2.5份時，硫化膠老化后的拉斷伸長率變化率變化最小。

3.2工藝性能

3.2.1改性溫度對硫化膠性能的影響

填充的膠粉采用30℃、70-80℃、90-100℃、110-120℃、130-140℃共5個改性溫度時對硫化膠性能的影響如表2所示。

由表2可知，隨著改性溫度的提高，硫化膠的拉伸強(qiáng)度逐漸降低，改性溫度為30℃時，拉伸強(qiáng)度最大，其它力學(xué)性能無明顯差異。熱氧老化后硫化膠的拉伸強(qiáng)度和100%定伸應(yīng)力均有所提高，拉斷伸長率下降。

3.2.2 不同薄通次數(shù)對硫化膠性能的影響

填充的膠粉分別采用薄通15次、25次和35次時對硫化膠性能的影響如表3所示。

由表3可知，隨著膠粉薄通次數(shù)的增加，硫化膠的拉伸強(qiáng)度略有降低，但膠粉的薄通次數(shù)對硫化膠的各項(xiàng)性能影響不大。老化后硫化膠的拉伸強(qiáng)度和100%定伸應(yīng)力增大，且隨著薄通次數(shù)的增加拉伸強(qiáng)度變化率增大，老化后硫化膠的拉斷伸長率降低。

3 結(jié)論

（1）MgO的加入能顯著提高HNBR膠料的耐熱空氣老化性能，在研究范圍內(nèi)，當(dāng)MgO用量為2.5份時，耐熱性最好。

（2）填充膠粉的改性溫度為30℃和薄通次數(shù)為15次時，硫化膠具有較好的物理機(jī)械性能。

（3）熱氧老化后硫化膠的拉伸強(qiáng)度增大，拉斷伸長率降低，說明HNBR的老化是結(jié)構(gòu)化的過程。

參考文獻(xiàn)：

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[3]周陽，鄒華，馮予星等.氫化丁腈橡膠的研究進(jìn)展[J].橡膠工業(yè)，2017，64（3）：186-191.

[4]冷增杰，趙樹發(fā)，張向東等.導(dǎo)熱氧化鎂對三元乙丙導(dǎo)熱橡膠性能的影響[J].彈性體，2017，27（2）：29-32

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作者簡介：

楊昭（1980），男，河南虞城人，徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料工程學(xué)院講師，碩士，研究方向：橡膠材料與加工工藝。

基金項(xiàng)目：項(xiàng)目名稱：橡膠密封注劑的研究，項(xiàng)目代碼：20350886599932。