氯丁橡膠耐熱性能研究

孫明祺，邢家富

（中國科學院沈陽自動化研究所 遼寧 沈陽 110016）

1 實驗

1.1 原材料

實驗過程選擇用到的原材料為三種型號，這三種分別是DCR-40A、TBD-102、CR322的氯丁橡膠，橡膠生產(chǎn)公司為山西合成橡膠集團有限責任公司；選擇了日本電氣化學有限公司生產(chǎn)的型號為PS40A和SN121的氯丁橡膠；選擇南通新長化學有限公司生產(chǎn)的型號為445的防老劑，由宿遷華星化學有限公司生產(chǎn)的防老劑ODA、防老劑TPPD以及硫化劑PDM；選擇昆山海麗化學有限公司生產(chǎn)的氧化鎂作為活性劑，吸碘值150～180mg/g和間接法氧化鋅，質(zhì)量分數(shù)在99.7。

試驗配方（質(zhì)量份）：氯丁橡膠，100phr；炭黑N550，50phr；氧化鎂，4phr；硬脂酸，1phr；增塑劑DOP，5phr；防老劑ODA，4phr；氧化鋅，5phr；促進劑NA-22，0.6phr。

1.2 主要儀器設備

實驗主要用到的儀器設備包括以下幾部分：由上海科創(chuàng)橡塑機械設備有限公司制造的型號為XSM-1/10-120的1L密煉機；由由營口糧食機械有限公司生產(chǎn)制造的型號為XK-160-320的開煉機；由青島嘉瑞橡膠機械有限公司生產(chǎn)制造的型號為XLB-50T的50T平板硫化機；由上海德杰橡膠機械有限公司生產(chǎn)制造的無轉(zhuǎn)子硫化儀（MDR-2000型）、電子拉力試驗機（PDL-5000型）、老化試驗箱（4010B-A型）；由蘇江都精密試驗機廠生產(chǎn)制造的頻率為300r/min的疲勞龜裂試驗機。

1.3 試樣制備

將氯丁橡膠的生膠塊投入到開煉機上進行3min左右時間的塑煉過程，完成塑煉以后要下片投入到1L密煉機中去，接下來需要在密煉機中依次序加入試劑，試劑包括氧化鎂試劑、硬脂酸試劑、防老劑ODA試劑、炭黑N55O試劑及增塑劑DOP，加入進去以后等混煉室溫度達到了85℃，達到這一條件以后在開展排膠工作，開展排膠工作之前1分鐘的時候要將促進劑NA-22、氧化鋅投入進去，制作生成混煉膠。放置16小時以后進行反煉對混煉膠進行160℃硫化特性測試，選擇測試儀器為無轉(zhuǎn)子硫化儀，將工藝正硫化時間（t90）進行確定；開展硫化試樣工作要用到平板硫化機，硫化條件要求設定在160℃×（t90+3min）。

2 結(jié)果與討論

2.1 生膠對耐熱性能的影響

通過對5種氯丁橡膠進行試驗，試驗內(nèi)容為老化前后性能試驗，實驗數(shù)據(jù)如下表所示。將獲得的對比結(jié)果進行展示能夠看出，老化以后的五種氯丁橡膠硫化膠，在拉伸強度變化率、硬度變化值兩數(shù)據(jù)方面沒有較大的變化幅度，前兩種存在較大差異的拉斷伸長率，五種氯丁橡膠中型號為CR322和DCR-40A的拉斷伸長率存在較小的差異。

表 5種CR橡膠老化前后性能對比結(jié)果

拉斷伸長率這一數(shù)值的變化可以有效的反映出硫化膠的耐熱老化性能，根據(jù)實驗獲得的數(shù)據(jù)還可以了解到，5種氯丁橡膠老化前后屈撓疲勞性能從小到大依次是 CR322、SN121、TBD-102、PS40A、DCR-40A；老化后屈撓疲勞性能從小到大依次是SN121、PS40A、CR322、TBD-102、DCR-40A。由實驗獲得的數(shù)據(jù)能夠看出CR322老化前屈撓疲勞性能是其中相對較差的，但是老化后性能卻有了增加。分析其原因可能是它屬于混合型的氯丁橡膠，老化性能比較優(yōu)異，通常會選擇硫調(diào)型CR。

2.2 防老體系對耐熱性能的影響

對于4種氯丁橡膠的性能在老化前拉伸強度和硬度相差較小情形的，老化以后通過開展配方2#的硫化膠以及配方4#的硫化膠，實驗時間經(jīng)過10分鐘以后能夠了解到拉伸強度和拉斷伸長率并無特別明顯的變化。經(jīng)過比對能夠看出配方2#硫化膠的屈撓疲勞性能較好時段為老化前，而配方4#硫化膠的屈撓疲勞性能較好時段為老化后。分析其主要原因是材料中添加了防老劑ODA、防老劑TPPD，添加試劑以后的氯丁橡膠防熱氧老化效果有了明顯的進步；通過加入相關試劑以后，氯丁橡膠的性能有了更加明顯的進步，防熱氧老化效果增強的同時借助防老劑MB的金屬鈍化劑效果，使得硫化膠屈撓疲勞性能得到了明顯的提高。因此，對于氯丁橡膠來講要想提高熱氧防護應該添加耐高溫裂解的防老劑。

2.3 硫化體系對耐熱性能的影響

通過在實驗過程中加入PDM，能夠看出膠料的焦燒時間有了非常明顯的延長，硫化速度也有較為明顯的放緩。

通過增加PDM的用量以后使得膠料的耐老化性能有了明顯提升。受到自由基影響PDM的活性有了提高，這一材料經(jīng)常會在飽和橡膠硫化體系用來作為交聯(lián)助劑，能夠很好地改善硫化膠的綜合性能。

3 結(jié)語

型號為CR322和DCR-40A的氯丁橡膠在老化后的拉斷伸長率比較小；而CR322在老化后耐屈撓疲勞性能還是非常的優(yōu)良。在防止氯丁橡膠的老化方面通過添加防老劑ODA/防老劑445/防老劑MB能夠起到很好地效果，其次是防老劑ODA/防老劑TPPD的配用。