镧配合物对天然橡胶的防老化作用
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采用台湾高铁公司生产的 GT - 7017 型热氧 老化箱按 GB/ T 3512 # 2001 测定试样热氧老化 性能。将试样按一定距离悬挂于实验温度 100 !
第4期
谢 婵, 等. 镧配合物对天然橡胶的防老化作用
7
的老化箱中, 并开始计时进行老化实验, 达到要求 的老化时间后取出试样, 测定其相关性能。 1. 3. 4 氧化诱导时间的测定
认为稀土金属与有机分子之间形成了化学键。稀 土元素中含有大量空的 f 轨道, 这种结构很容易与 有机配体形成配合物。硫化胶样品在受力时, 其中 的稀土元素的空 f 轨道与有机分子之间产生了 瞬 时巨大配合物%, 引起其力学性能的增强效应。
Biblioteka Baidu
表 2 不同防老剂对 NR 硫化胶力学性能的影响
防老剂种类
100% 定伸应力/ M Pa 300% 定伸应力/ M Pa 拉伸强度/ MPa 扯断伸长率/ % 撕裂强度/ ( kN m- 1 ) 永久变形/ % 邵尔 A 硬度
研究 开发
弹性体, 2010 08 25, 20( 4) : 6~ 8 CH INA ELASTOMERICS
镧配合物对天然橡胶的防老化作用*
谢 婵, 贾志欣, 贾德民
( 华南理工大学 材料科学与工程学院, 广东 广州 510640)
摘 要: 选用自制的镧配合物, 采用常规 方法与 天然橡胶 混合、硫化 制得硫化 胶, 测试 了胶料 的硫 化特性、硫化 胶的力学性能, 研究了天然橡胶硫化胶的耐热氧老化 性能。结 果表明: 镧配 合物的加 入, 有 助于改善天然橡胶的硫化特性; 添加镧配合物的硫化胶力学性能有明显提高; 硫化胶的热氧老 化结果显 示, 镧配合物的加入对天然橡胶有较好的防老化作用, 其 防老化效果优于工业常用防老剂 4010NA。
镧配合物: 按照作者等人申请的专利[ 6] 实验室自 制, 由 La( ) 离子和有机配体组成。 1. 2 试样制备
硫化胶的基本配方( 质量份) : NR 100; 硬脂 酸 2; 氧化锌 3; 促进剂 CZ 1. 5; 促进剂 DM 0. 5; 硫磺 1. 5; 防老剂 2。
先将 NR 在双辊开炼机上薄通 6 次( 辊距 0. 5 mm) , 再按常规混炼方法加入配合剂, 最后加入硫 磺。混炼胶停放过夜后在 25 t 液压平板硫化机上 硫化压片, 硫化条件为 143 ! 正硫化时间( t90 ) 。 1. 3 性能测试 1. 3. 1 硫化特性测试
近年来研究发现稀土离子具有优良的抗氧化 能力[ 4, 5] 。稀土元素大量空轨道与游离基结合的 能力很强, 使得链式反应终止, 从而有效地抑制了 自动氧化作用的继续进行。
本文选用实验室自制的镧配合物, 与 NR 按 常规方法进行混合、硫化制得硫化胶, 测试了硫化 胶的力学性能, 并且研究了镧配合物对 NR 热氧 稳定性能的影响。
采用中国台 湾优肯 科技股 份有 限公 司 UR 2030 型硫化仪按 GB/ T 9869 # 1997 测定胶料的 硫化特性, 并确定 t10 、t90 等参数。 1. 3. 2 力学性能测试
拉伸性能 采用中国优肯 科技股份有 限公司 UT 2080 型电 子拉 力机, 按 GB/ T 528 # 1998 测 定( 哑铃形试样, 拉伸速率 500 mm/ min) ; 撕裂强 度采用中国优肯科技股份有限公司 U T2080 型电 子拉 力机, 按 GB/ T 529 # 1999 测 定( 直角 形试 样, 拉伸速率 500 mm/ min) ; 邵尔 A 硬度采用上 海化工机械四厂 XY- 1 型橡胶硬度计, 按 GB/ T 531 # 1999 测定。 1. 3. 3 热氧老化性能测试
采用美 国 T A Instrument s 公司 DSC 2910 型 DSC 分析仪。测试条件为: 170 ! , 氧气, 流速 80 mL/ min。
2 结果与讨论
2. 1 硫化特性 加入不同防老剂的 NR 混炼胶的硫化特性参
数如表 1 所示, 硫化曲线如图 1 所示。
表 1 加入不同防老剂胶料的硫化特性
未添加 防老剂
0. 84 2. 05 24. 37 606 28. 50
5 42
镧配合物
0. 86 2. 25 26. 78 628 33. 82
4 43
防老剂 4010 NA
0. 87 2. 18 26. 01 613 30. 66
防老剂种类 未添加防老剂
ML / ( N m)
1. 9
MH / ( N m)
12. 0
ts2 / min
5. 5
t90/ m in
6. 9
硫化速度指数/ m in- 1 70. 9
镧配合物 防老剂 4010NA
2. 1 14. 3 3. 5 4. 6 86. 2
2. 2 12. 8 4. 3 5. 4 95. 2
1 实验部分
1. 1 主要原材料 NR: 泰国 3# 烟片胶, 广州橡胶制品研究所;
氧化 锌、硬 脂酸、硫 化促 进 剂 CZ、硫 化 促进 剂 DM、硫磺、防 老剂 4010NA 等均 为市售工 业品;
收稿日期: 2 010 - 06- 08 作者简介: 谢 婵( 1 98 2 - ) , 女, 江西 赣州 人, 博 士, 主 要 研究方向为功能高分子材料。 * 基 金 项 目: 国 家 863 高 技 术 研 究 发 展 计 划 ( 20 09 A A0 3Z338 )
关键词: 镧配合物; 天然橡胶 ; 防老化 中图分类号: TQ 330. 1; TQ 332 文献标识码: A 文章编 号: 1005 3174( 2010) 04 0006 03
天然橡胶( NR) 具有高强度、高弹性、抗撕裂 等性能及优异的加工性能, 广泛应用于国民经济、 高新技术和国防军工等领域, 但其中含有大量不 饱和双键, 极易发生化学反应, 使得 NR 的老化性 能不够理想。因此研究 NR 的防老化性能对其加 工和使用有着极其重 要的意义[ 1, 2] 。NR 的热氧 老化过程是自动催化氧化过程, 属于自由基链式 反应, 它不仅使橡胶分子链断裂, 也能引发链交 联。添加防老剂防止或延缓橡胶老化是橡胶防老 化最常用的方法之一[ 3] 。
第4期
谢 婵, 等. 镧配合物对天然橡胶的防老化作用
7
的老化箱中, 并开始计时进行老化实验, 达到要求 的老化时间后取出试样, 测定其相关性能。 1. 3. 4 氧化诱导时间的测定
认为稀土金属与有机分子之间形成了化学键。稀 土元素中含有大量空的 f 轨道, 这种结构很容易与 有机配体形成配合物。硫化胶样品在受力时, 其中 的稀土元素的空 f 轨道与有机分子之间产生了 瞬 时巨大配合物%, 引起其力学性能的增强效应。
Biblioteka Baidu
表 2 不同防老剂对 NR 硫化胶力学性能的影响
防老剂种类
100% 定伸应力/ M Pa 300% 定伸应力/ M Pa 拉伸强度/ MPa 扯断伸长率/ % 撕裂强度/ ( kN m- 1 ) 永久变形/ % 邵尔 A 硬度
研究 开发
弹性体, 2010 08 25, 20( 4) : 6~ 8 CH INA ELASTOMERICS
镧配合物对天然橡胶的防老化作用*
谢 婵, 贾志欣, 贾德民
( 华南理工大学 材料科学与工程学院, 广东 广州 510640)
摘 要: 选用自制的镧配合物, 采用常规 方法与 天然橡胶 混合、硫化 制得硫化 胶, 测试 了胶料 的硫 化特性、硫化 胶的力学性能, 研究了天然橡胶硫化胶的耐热氧老化 性能。结 果表明: 镧配 合物的加 入, 有 助于改善天然橡胶的硫化特性; 添加镧配合物的硫化胶力学性能有明显提高; 硫化胶的热氧老 化结果显 示, 镧配合物的加入对天然橡胶有较好的防老化作用, 其 防老化效果优于工业常用防老剂 4010NA。
镧配合物: 按照作者等人申请的专利[ 6] 实验室自 制, 由 La( ) 离子和有机配体组成。 1. 2 试样制备
硫化胶的基本配方( 质量份) : NR 100; 硬脂 酸 2; 氧化锌 3; 促进剂 CZ 1. 5; 促进剂 DM 0. 5; 硫磺 1. 5; 防老剂 2。
先将 NR 在双辊开炼机上薄通 6 次( 辊距 0. 5 mm) , 再按常规混炼方法加入配合剂, 最后加入硫 磺。混炼胶停放过夜后在 25 t 液压平板硫化机上 硫化压片, 硫化条件为 143 ! 正硫化时间( t90 ) 。 1. 3 性能测试 1. 3. 1 硫化特性测试
近年来研究发现稀土离子具有优良的抗氧化 能力[ 4, 5] 。稀土元素大量空轨道与游离基结合的 能力很强, 使得链式反应终止, 从而有效地抑制了 自动氧化作用的继续进行。
本文选用实验室自制的镧配合物, 与 NR 按 常规方法进行混合、硫化制得硫化胶, 测试了硫化 胶的力学性能, 并且研究了镧配合物对 NR 热氧 稳定性能的影响。
采用中国台 湾优肯 科技股 份有 限公 司 UR 2030 型硫化仪按 GB/ T 9869 # 1997 测定胶料的 硫化特性, 并确定 t10 、t90 等参数。 1. 3. 2 力学性能测试
拉伸性能 采用中国优肯 科技股份有 限公司 UT 2080 型电 子拉 力机, 按 GB/ T 528 # 1998 测 定( 哑铃形试样, 拉伸速率 500 mm/ min) ; 撕裂强 度采用中国优肯科技股份有限公司 U T2080 型电 子拉 力机, 按 GB/ T 529 # 1999 测 定( 直角 形试 样, 拉伸速率 500 mm/ min) ; 邵尔 A 硬度采用上 海化工机械四厂 XY- 1 型橡胶硬度计, 按 GB/ T 531 # 1999 测定。 1. 3. 3 热氧老化性能测试
采用美 国 T A Instrument s 公司 DSC 2910 型 DSC 分析仪。测试条件为: 170 ! , 氧气, 流速 80 mL/ min。
2 结果与讨论
2. 1 硫化特性 加入不同防老剂的 NR 混炼胶的硫化特性参
数如表 1 所示, 硫化曲线如图 1 所示。
表 1 加入不同防老剂胶料的硫化特性
未添加 防老剂
0. 84 2. 05 24. 37 606 28. 50
5 42
镧配合物
0. 86 2. 25 26. 78 628 33. 82
4 43
防老剂 4010 NA
0. 87 2. 18 26. 01 613 30. 66
防老剂种类 未添加防老剂
ML / ( N m)
1. 9
MH / ( N m)
12. 0
ts2 / min
5. 5
t90/ m in
6. 9
硫化速度指数/ m in- 1 70. 9
镧配合物 防老剂 4010NA
2. 1 14. 3 3. 5 4. 6 86. 2
2. 2 12. 8 4. 3 5. 4 95. 2
1 实验部分
1. 1 主要原材料 NR: 泰国 3# 烟片胶, 广州橡胶制品研究所;
氧化 锌、硬 脂酸、硫 化促 进 剂 CZ、硫 化 促进 剂 DM、硫磺、防 老剂 4010NA 等均 为市售工 业品;
收稿日期: 2 010 - 06- 08 作者简介: 谢 婵( 1 98 2 - ) , 女, 江西 赣州 人, 博 士, 主 要 研究方向为功能高分子材料。 * 基 金 项 目: 国 家 863 高 技 术 研 究 发 展 计 划 ( 20 09 A A0 3Z338 )
关键词: 镧配合物; 天然橡胶 ; 防老化 中图分类号: TQ 330. 1; TQ 332 文献标识码: A 文章编 号: 1005 3174( 2010) 04 0006 03
天然橡胶( NR) 具有高强度、高弹性、抗撕裂 等性能及优异的加工性能, 广泛应用于国民经济、 高新技术和国防军工等领域, 但其中含有大量不 饱和双键, 极易发生化学反应, 使得 NR 的老化性 能不够理想。因此研究 NR 的防老化性能对其加 工和使用有着极其重 要的意义[ 1, 2] 。NR 的热氧 老化过程是自动催化氧化过程, 属于自由基链式 反应, 它不仅使橡胶分子链断裂, 也能引发链交 联。添加防老剂防止或延缓橡胶老化是橡胶防老 化最常用的方法之一[ 3] 。