丁腈橡胶丙烯腈含量对丁腈橡胶

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第71卷第1期 Vol. 71 No. 1
橡 胶 工 业 CHINA RUBBER INDUSTRY
2024年1月 J a n . 2 0 2 4 29
原材料·配方
丁腈橡胶丙烯腈含量对丁腈橡胶/聚氯乙烯 发泡材料性能的影响
高贺勇,郭 超*,高贺昌,张建松,吴华明
(华美节能科技集团有限公司,河北 廊坊 065903)
母胶配方(用量/份)为:NBR(变牌号) 41, PVC 59,炭 黑 N330 12,碳 酸 钙 71,氯 化 石 蜡 63,发泡剂AC 29,其他 21,合计296。
NBR/PVC发泡材料的配方如表1所示。
表1 NBR/PVC发泡材料的配方

Tab. 1 Formulas of NBR/PVC foaming materials phr
(2)混炼胶制备。将母胶、硫黄、氧化锌、促进 剂ZDMC在开炼机上混炼,制得混炼胶,混炼胶冷 却后待用。
(3)挤出成型。将混炼胶以条状形式喂入挤 出 机,经 口 模 挤 出 定 型 后 进 入 发 泡 烘 箱 中 进 行 硫 化发泡。 1. 5 性能测试
(1)门尼粘度:按照GB/T 1232. 1—2016进行 测试,试样质量为25 g。
越好。胶料在发泡时需要较小的粘性和较大的弹 性 来 支 撑 泡 孔 生 长[17-18]。3308E-1和2875-1配 方
混炼胶硫化发泡过程中的tanδ曲线如图2所示。
从 图1和2可 以 看 出,与3308E-1配 方 混 炼 胶
相比,2875-1配方混炼胶的最大发泡力较大,这主
要是由于2875-1配方混炼胶始终具有相对较小的
0. 19 1. 00 0. 81 22. 08 79. 68 57. 60 936. 5 82. 68
0. 22 1. 12 0. 90 20. 88 71. 88 51. 00 949. 1 82. 68
第1期
高贺勇等.丁腈橡胶丙烯腈含量对丁腈橡胶/聚氯乙烯发泡材料性能的影响
31
ᣀᅽ dNgm)
0.5
12
0
20
40
60 80 100 120
ௐᫍs
1—3308E-1配方;2—2875-1配方。
0.2 0
0.5
1.0
1.5
ௐᫍs
(b)硫化速率和发泡速率
0 2.0
1—3308E-1配方;2—2875-1配方;3—3308E-1配方; 4—2875-1配方。
图1 3308E-1和2875-1配方混炼胶的硫化发泡曲线 Fig. 1 Vulcanization and foaming curves of 3308E-1 and
硫化与发泡匹配性是控制发泡材料的工艺 特 性,实 现 发 泡 材 料 良 好 物 理 性 能 的 关 键。 丙 烯 腈 含 量 对 NBR 的 硫 化 过 程 有 着 重 要 影 响,是 影 响 NBR/PVC发泡材料工艺性能和物理性能的重要 因 素[14-16]。NBR3308E-1和NBR2875-1混 炼 胶 的 硫化发泡特性参数如表2所示,硫化发泡曲线如图 1所示,其中Pmax为最大发泡力,t90P为达到最大发泡 力90%对应的时间。
注:1)NBR牌号为3308E;2)NBR牌号为2875。
作者简介:高贺勇(1979—),男,河北廊坊人,华美节能科技集团有限公司工程师,学士,主要从事橡塑发泡材料的生产技术管理工作。 *通讯联系人(gcbtbu@163. com) 引用本文:高贺勇,郭超,高贺昌,等. 丁腈橡胶丙烯腈含量对丁腈橡胶/聚氯乙烯发泡材料性能的影响[J]. 橡胶工业,2024,71(1):29-34. Citation:GAO Heyong,GUO Chao,GAO Hechang,et al. Effect of acrylonitrile contents in NBR on properties of NBR/PVC foaming materials[J]. China Rubber Industry,2024,71(1):29-34.
丁 腈 橡 胶(NBR)/ 聚 氯 乙 烯(PVC)发 泡 制 品 是 在 NBR/PVC 共 混 胶 中 添 加 补 强 剂、增 塑 剂、发 泡剂和硫化剂等配合剂,通过密炼和开炼、挤出成 型、烘 箱 硫 化 发 泡 等 多 项 工 序 制 备 的 一 种 柔 性 发 泡材料[1-2],其具有绝热保温、缓冲减震、隔音降噪 等多种功能特性,应用领域十分广泛[3]。NBR是由 丁 二 烯 和 丙 烯 腈 通 过 乳 液 聚 合 方 法 生 产 的,丙 烯 腈含量对NBR性能的影响较大[4-7],但目前丙烯腈 含量对NBR/PVC发泡材料配方和性能的影响缺 乏相关的数据参考。
本工作研究丙烯腈含量对NBR/PVC发泡材 料 的 硫 化 发 泡 特 性 和 物 理 性 能 的 影 响,为NBR/ PVC发泡制品的开发和生产提供借鉴经验。
1 实验 1. 1 原材料
NBR,牌号3308E,丙烯腈含量为34. 2%,门尼 粘度[ML(1+4)100 ℃]为80,中国石油兰州石化 公司产品;NBR,牌号2875,丙烯腈含量为271 配方 1001)
2875-1 配方 1002)
3308E-2 配方 1001)
2875-2 配方 1002)
硫黄
0. 3
0. 3
0. 3
0. 3
氧化锌
0. 3
0. 3
0. 3
0. 3
促进剂ZDMC 2. 2
2. 2
2. 4
2. 0
合计
102. 8
102. 8
103. 0
120. 6
(1)母 胶 制 备。 在 密 炼 机 转 子 转 速 为 45 r·min-1、密炼室初始温度为80 ℃的条件下将NBR 投入密炼机中塑炼1~2 min,然后加入PVC、炭黑 N330、氯化石蜡和发泡剂AC等混炼8~9 min,密 炼室温度达到155 ℃时排胶到开炼机上下片,制得 母胶。母胶冷却后待用。
摘要:研究丁腈橡胶(NBR)丙烯腈含量对NBR/聚氯乙烯(PVC)发泡材料性能的影响。结果表明:在相同促进剂用 量下,不同丙烯腈含量NBR/PVC混炼胶的硫化与发泡匹配性和发泡材料的物理性能差别大;通过调节促进剂用量,可改 善NBR/PVC混炼胶的硫化与发泡匹配性,以制备出表观密度、真空吸水率、热导率小以及压缩回弹性好的发泡材料。
表2 3308E-1和2875-1配方混炼胶的硫化发泡特性参数 Tab.2 Vulcanization and foaming characteristic parameters of
3308E-1 and 2875-1 formula compounds
项 目
3308E-1配方
2875-1配方
FL/(dN·m) Fmax/(dN·m) Fmax-FL/(dN·m) t10/s t90/s t90-t10/s Pmax/N t90P/s
2875-1 formula compounds
步,达到最大发泡力90%的时间相同且均短于t90,
说 明 两 种 混 炼 胶 均 是 先 硫 化 交 联,在 达 到 一 定 弹
性时发泡,基本实现硫化与发泡匹配。
损耗因子(tanδ)的大小反映胶料的粘弹性比,
其 值 越 小,胶 料 的 粘 性 越 小,弹 性 越 大,可 发 泡 性
(2)硫 化 发 泡 特 性:在 M-3000FAU 型 硫 化 发 泡仪上测试,试样质量为4 g,测试温度为170 ℃。
(3)物 理 性 能:表 观 密 度 按 照GB/T 6343— 2009进行测试;压缩回弹率按照GB/T 6669—2008 进行测试,测试温度为23 ℃,时间为72 h,相对湿 度为50%;真空吸水率按照GB/T 17794—2021进 行测试;热导率按照GB/T 10294—2008进行测试, 测试温度为0 ℃。
tanδ,在发泡剂分解进行发泡的时候,2875-1配方
混 炼 胶 已 经 实 现 了 较 大 的 交 联 程 度 和 弹 性,从 而
其最大发泡力较大。
2. 2. 2 不同促进剂用量混炼胶
相 对 而 言,3308E-1配 方 混 炼 胶 在 没 有 实 现
发泡力N tanδ
2.5 2.0
1.5
1.0
关键词:丙烯腈;丁腈橡胶;聚氯乙烯;发泡材料;硫化发泡特性;压缩回弹性 中图分类号:TQ333. 7;TQ325. 3 文章编号:1000-890X(2024)01-0029-06
OSID开放科学标识码
文献标志码:A DOI:10. 12136/j. issn. 1000-890X. 2024. 01. 0029 (扫码与作者交流)
门尼粘度[ML(1+4)100 ℃]为76,镇江南帝化工 有 限 公 司 产 品;PVC,中 国 石 化 齐 鲁 石 化 公 司 产 品;炭黑N330,上海卡博特化工有限公司产品;促 进剂ZDMC,青岛信来通化工有限公司产品;碳酸 钙、氯化石蜡(CP-52)、偶氮二甲酰胺(发泡剂AC) 和其他,市售品。 1. 2 配方
从 表 2 和 图 1 可 以 看 出,2875-1 配 方 混 炼 胶 的 FL,Fmax,Fmax-FL均比3308E-1配方混炼胶的大,其 中FL大0. 03 dN·m,Fmax大0. 12 dN·m,Fmax-FL 大0. 09 dN·m。2875-1配方混炼胶的t10,t90,t90-t10 均比3308E-1配方混炼胶短,其中t90短7. 80 s,t90-t10 短6. 60 s。Fmax-FL在一定程度上反映胶料的交联 程 度,t10 反 映 胶 料 的 焦 烧 时 间,t90 - t10 反 映 胶 料 的 硫化速率。2875-1配方混炼胶的硫化速率较快, 而3308E-1与2875-1配方混炼胶仅有NBR不同,说 明 2875-1 配 方 混 炼 胶 的 硫 化 速 率 快,同 时 交 联 程 度高。两种混炼胶的硫化速率和发泡速率基本同
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橡 胶 工 业
2024年第71卷
1. 3 主要设备和仪器 WFH-110L型 密 炼 机,上 海 威 福 兴 机 械 有 限
公司产品;X(S)K-550型开炼机,大连第二橡塑机 械 有 限 公 司 产 品;XSJ120 型 单 螺 杆 橡 胶 挤 出 机, 南京百顺橡塑机械有限公司产品;DL-58. 5型发 泡烘箱,广州市慧能机械设备有限公司产品;GT7080-S2型门尼粘度仪和M-3000FAU型硫化发泡 仪,高 铁 检 测 仪 器(东 莞)有 限 公 司 产 品;ZF-2型 真空吸水率仪,北京路达鑫业仪器有限公司产品; HFM436 型 导 热 测 试 仪,德 国 耐 驰 公 司 产 品;HS150T 型 恒 温 恒 湿 试 验 箱,十 和 田 试 验 设 备 有 限 公 司产品。 1. 4 试样制备
1.8
1 000
1.6
4
1.4
3
800
1.2 1.0
2 1
600
0.8
400
0.6
0.4
200
0.2
0
0
20 40
60
80 100 120
ௐᫍs
(a)转矩和发泡力
Ԧงᤳည Ngmin
ᆴӐᤳည> dNgm gmin@
1.2
2
1.0
1
3
0.8
4 0.6
0.4
2 000 1 500 1 000 500
2 结果与讨论 2. 1 门尼粘度
3308E-1和2875-1配 方 混 炼 胶 的 门 尼 粘 度 [ML(1+4)100 ℃]分别为40和35。
NBR/PVC混炼胶的门尼粘度主要受NBR化 学 组 成 和 结 构 的 影 响,并 且 在 一 定 程 度 上 反 映 混 炼胶的流动性[8-9]。门尼粘度低的NBR/PVC混炼 胶 的 流 动 性 好,便 于 挤 出 且 连 续 挤 出 不 易 产 生 死 料等特点;门尼粘度高的NBR/PVC混炼胶的聚合 物 分 子 间 相 互 作 用 力 较 大。 此 外,NBR/PVC混 炼 胶 的 硫 化 主 要 受 NBR 丙 烯 腈 含 量 的 影 响,NBR 丙 烯 腈 含 量 低,NBR 分 子 结 构 中 丁 二 烯 含 量 相 对 较 高,NBR存 在 的 不 饱 和 交 联 点 也 就 越 多,因 此 NBR/PVC混炼胶的硫化速率也就越快[10-13]。 2. 2 硫化发泡特性 2. 2. 1 相同促进剂用量混炼胶
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