XNBR/PVC共混膠的性能研究

張 奎

XNBR/PVC共混膠的性能研究

張 奎

（無錫市蘭翔膠業(yè)有限公司，江蘇 無錫 214171）

丁腈橡膠（NBR）與聚氯乙烯（PVC）共混合金是橡塑共混體系中一類重要的共混體系，NBR和PVC都屬于極性聚合物，相容性較好，因此這種體系被廣為研究和應(yīng)用。但共混后制備混煉膠制品彈性較差，不能滿足特殊條件下對(duì)彈性有要求工況的使用。羧基丁腈橡膠（XNBR）由丁二烯、丙烯腈和有機(jī)酸（丙烯酸、甲基丙烯酸等）三元共聚而成，引入羧基增加了極性，增大了與PVC的相容性，賦予高強(qiáng)度，改進(jìn)耐磨性、拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度等物理性能，進(jìn)一步提高耐油性并可以明顯改善彈性性能，滿足印染膠輥、紡織膠輥膠圈等彈性要求高的領(lǐng)域的使用要求。

羧基丁腈；聚氯乙烯；共混；彈性性能

在多種橡塑共混材料中，丁腈橡膠（NBR）/聚氯乙烯（PVC）共混物工業(yè)化最早，生產(chǎn)技術(shù)最成熟，應(yīng)用面廣，至今仍得到廣泛的應(yīng)用。羧基丁腈橡膠（XNBR）是在普通NBR的分子鏈上引入少量的有機(jī)酸三元共聚而成，XNBR不但可以像普通NBR一樣使用硫磺促進(jìn)劑或過氧化物進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，而且由于引入了極性的可反應(yīng)性的羧基基團(tuán)，還可以與二價(jià)金屬氧化物或其鹽反應(yīng)形成離子型交聯(lián)鍵，形成的物理交聯(lián)點(diǎn)對(duì)整個(gè)大分子網(wǎng)絡(luò)有明顯的補(bǔ)強(qiáng)及增硬作用，通常由兩種交聯(lián)形式結(jié)合起來才能充分發(fā)揮XNBR的性能優(yōu)勢。NBR與PVC共混改性時(shí)，可以得到耐磨、耐油、耐臭氧老化等優(yōu)異的性能，XNBR不僅廣泛用于生產(chǎn)各類高壓密封件和耐磨、耐油件，也可以與NBR、CR或其他通用二烯類橡膠并用來改善這些橡膠的耐磨和耐油性能，但在印染膠輥、紡織膠輥、紡織膠圈等動(dòng)態(tài)使用領(lǐng)域，產(chǎn)品的“不耐磨”主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是產(chǎn)品實(shí)際使用時(shí)的磨損，即我們常說的磨耗較大；另外一種表現(xiàn)是產(chǎn)品并未磨損損傷，但其實(shí)際的使用接觸面相對(duì)于非接觸面的凹陷，即產(chǎn)品的彈性恢復(fù)較差。對(duì)彈性變形恢復(fù)要求較高時(shí)，這類普通丁腈膠及橡塑合金膠不能完全滿足使用要求。

本文研究了羧基丁腈橡膠、NBR/PVC共混膠、XNBR/PVC共混膠的硫化特性和物理性能，并分析了XNBR/PVC共混膠的PVC含量及羧基含量變化對(duì)共混膠的硫化特性和物理性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原材料和設(shè)備

原材料：NBR，牌號(hào)1052，丙烯腈質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.33，門尼黏度[ML（1+4）100℃] 50，臺(tái)灣南帝公司；XNBR，牌號(hào)1.46X，丙烯腈質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.33，門尼黏度[ML（1+4）100 ℃] 45，羧基質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.01，沙特阿美公司；XNBR，牌號(hào)NX775，丙烯腈質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.27，門尼黏度[ML（1+4）100 ℃] 45，羧基質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.07，日本瑞翁公司；PVC，杭州電化集團(tuán)；普通氧化鋅，無錫氧化鋅廠；沉淀白炭黑，青島索爾維公司；其他試劑包括：偶聯(lián)劑Si69、硫磺、促進(jìn)劑、硬脂酸、增塑劑、穩(wěn)定劑等。

設(shè)備：開放式煉膠機(jī)，橡膠硫化儀，門尼黏度儀，沖擊彈性測試儀，阿克隆磨耗試驗(yàn)機(jī)，多功能電子拉力機(jī)，平板硫化機(jī)，3 L密閉式煉膠機(jī)，硬度計(jì)，壓縮永久變形器。

共混體系的制備：在高溫?zé)捘z機(jī)上熔融摻有穩(wěn)定劑和均勻劑PVC至塑化均勻，然后加入丁腈橡膠，使兩者能穩(wěn)定、均勻地達(dá)到完好的相分散狀態(tài)，在高溫下使薄通混勻（薄片顯透明），然后下片冷區(qū)，再按橡膠的混煉工藝加入其他配合劑（生膠→硬脂酸、防老劑→白炭黑、偶聯(lián)劑→增塑劑→硫化劑）。

1.2 測試方法與標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)試樣及硫化條件均為150 ℃、60 min，各項(xiàng)性能測試按表1標(biāo)準(zhǔn)測試。

表1 測試儀器、方法及參照標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與討論

表2 性能測試

基本配方/份：橡膠100，PVC 20，白炭黑36，軟化劑25，氧化鋅5，防老劑2~4，硫化劑4~8，其他助劑14.3。

從表2可以看出，純羧基時(shí)硬度較低，隨著PVC和羧基的加入，混煉膠的硬度、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、壓縮永久變形和磨耗都有相應(yīng)的增加，這是由于材料中極性基團(tuán)的引入使材料的的剛性提高，從而提高了相應(yīng)的物理性能；材料的扯斷伸長率隨著PVC的引入表現(xiàn)出增加的趨勢，而同樣在合金膠方面隨著生膠選用低羧基時(shí)伸長率有所改善，但高羧基丁腈膠的伸長率在合金膠中最低。從表2也可看出，隨著PVC的加入混煉膠的沖擊彈性下降比較明顯，隨著低羧基丁腈膠1.46X的引入合金膠的沖擊彈性較普通丁腈合金膠提升比較明顯，主要是由于羧基基團(tuán)與金屬氧化物交聯(lián)反應(yīng)提高了交聯(lián)密度，但仍未達(dá)到純羧基生膠時(shí)的沖擊彈性，隨著羧基含量的進(jìn)一步提高（NX775），沖擊彈性反而有所下降，這是因?yàn)闃O性材料的增加影響了聚合物的結(jié)晶度導(dǎo)致剛性過高從而沖擊彈性最低。

綜上可以看出，低羧基丁腈膠含量的PVC共混膠綜合性能相對(duì)比較理想，經(jīng)過多年的實(shí)際使用證明其可以滿足印染膠輥、紡織膠輥膠圈領(lǐng)域的使用條件，有著良好的實(shí)際應(yīng)用前景。

表3 XNBR/PVC不同比例性能測試

基本配方/份：橡膠100，PVC 20~80，白炭黑36，軟化劑25，氧化鋅5，防老劑2~4，硫化劑4~8，其他助劑14.3。

從表3可以看出隨著PVC含量的增加，共混膠的硬度、拉伸強(qiáng)度、定伸、壓縮永久變形增大；而扯斷伸長率、撕裂強(qiáng)度則是先增大隨后下降，剛性的增大帶來橡膠的彈性性能的降低，與沖擊彈性的降低表現(xiàn)一致，故在一定范圍內(nèi)增加PVC的含量對(duì)混煉膠的物理機(jī)械性能提升有改善，但過量的話對(duì)性能不利。

3 結(jié) 論

（1）生膠100份時(shí)，PVC含量在20~40份范圍內(nèi)綜合性能較好

（2）羧基丁腈XNBR/PVC共混膠的性能比NBR/PVC共混膠的物理機(jī)械性能更加優(yōu)異。

（3）低羧基含量時(shí)XNBR/PVC在保持優(yōu)異性能的同時(shí)沖擊彈性、耐磨性能表現(xiàn)良好，滿足印染膠輥、紡織膠輥膠圈等彈性要求高的領(lǐng)域的使用要求。

［1］謝忠麟，楊敏芳. 橡膠制品實(shí)用配方大全[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［2］趙祥迎. NBR/PVC乳液共沉合金的制備與性能[J]. 彈性體，2011（4）：66-69

［3］胡海華，李錦山，朱錦芬. 羧基丁腈橡膠的硫化性能[J]. 合成橡膠工業(yè)，2005（9）：336-339

［4］張殿榮，辛振祥. 現(xiàn)代橡膠配方設(shè)計(jì)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

［5］楊清芝. 實(shí)用橡膠工藝學(xué)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005．

Study on the Property of XNBR/PVC Blend

（Wuxi Lanxiang Rubber Co., Ltd., Jiangsu Wuxi 214171, China）

NBR and PVC blend rubber is an important kind of blend. NBR and PVC are polar polymers, their compatibilities are better than the others, so the system is widely studied and applied. But the elasticity of mixed products after blending is poor, and cannot meet the requirement of the special conditions’ use. Carboxyl nitrile rubber(XNBR) is ternary copolymer of butadiene rubber and organic acids (acrylic acid, methyl acrylic, etc), introducing CARBOXYL group can increase the compatibility with PVC, obtain high strength, improve wear resistance, tensile strength and tear strength and other physical properties, can also improve the oil resistance and greatly improve the elastic properties, which will meet elastic requirements of printing and dyeing cot, textile cot apron.

XNBR; PVC; mixed alloy; elastic property

2020-04-15

張奎（1986-），男，山東省臨沂市人，2008年畢業(yè)于青島科技大學(xué)高分子材料與工程專業(yè)，研究方向：從事紡織用膠輥膠圈的應(yīng)用與開發(fā)。

TQ050.4+25

A

1004-0935（2020）05-0465-03