抗硫化返原剂PK 900对丁腈橡胶性能的影响

加工应用 合成橡胶工业,2008-11-15,31(6):472～474

C H I NA SY NTHETI C RUB B ER I N DUST R Y

抗硫化返原剂PK900对丁腈橡胶性能的影响

贺春江1,陈传志2,李雪春2,张宪清2,赵红祥3

(11中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京100081;21中国铁道科学研究院铁道部标准计量研究所,

北京100081;31河南南阳天一密封制品有限公司,河南南阳474350)

摘要:以N,N′-间甲基苯基双(3-甲基马来酰亚胺)(简称PK900)作过氧化二异丙苯的交联助

剂,研究了其对丁腈橡胶(NBR)硫化胶耐热性、耐溶剂性和物理机械性能的影响。结果表明,加入PK

900可以提高N BR硫化胶的交联密度,改善NBR硫化胶的耐热性和耐溶剂性;虽然物理机械性能稍有

下降,但用量的增加对该性能的影响并不大。

关键词:N,N′-间甲基苯基双(3-甲基马来酰亚胺);过氧化二异丙苯;助交联剂;丁腈橡胶;交联密度;耐热性;耐溶剂性;物理机械性能

中图分类号:T Q314124 文献标识码:B 文章编号:1000-1255(2008)06-0472-03

以过氧化二异丙苯(DCP)硫化的丁腈橡胶(NBR)虽已具有很好的耐热性、耐溶剂性和弹性,但为了进一步提高这些性能,常用硫黄、三聚氰酸三烯丙酯及N,N-间苯撑双马来酰亚胺(HVA-2)等作为DCP的助交联剂[1-3]。N,N′-间甲基苯基双(3-甲基马来酰亚胺)(简称PK900)是一种效果很好的抗硫化返原剂,当以其作为天然橡胶(NR)的助交联剂时,它能够参与交联反应,形成长的、柔顺的碳碳交联键,抑制硫化返原的发生,使NR硫化胶具有低生热、高模量保持率和优良的耐疲劳性能[4]。PK900与H VA-2有类似的分子结构[4-6],由于PK900分子中的2个双键间距离更远,所以其参与交联所形成的碳链也更长更柔顺。本工作以PK900作为DCP的助交联剂,研究了其对NBR硫化胶耐热性、耐溶剂性和物理机械性能的影响。

1　实验部分

111　原材料

DCP,上海高桥石油化工公司产品。PK900,其分子式见图1,美国Flexsys公司提供。NBR,牌号为N,中国石油兰州石化公司产品。炭黑,牌号为N55,河北沙河炭黑厂产品。其他原材料均为市售品

。

Fig1　Structure for m ula of PK900

112　实验方法

NBR硫化胶的基本配方(质量份):NBR 100,硬脂酸110,炭黑50,DCP变量(110,114,

116),PK900变量(110,210,310)。

在广东湛江橡塑机械制造厂生产的S(X) K-160A型冷辊开炼机上混炼,辊温为50℃左

右,NBR先薄通5次,依次加入硬脂酸、炭黑,混

炼均匀后加入DCP及PK900。停放2d,适当返

炼后在上海橡胶机械制造厂生产的25t平板硫化

机上硫化,硫化温度为170℃,时间为12m in。

113　分析与测试

硫化特性　用上海埃尔法仪器科技有限公司生产的MDR2000型无转子硫化仪测试混炼胶的

硫化曲线,测试温度170℃。

①收稿日期;修订日期63。

作者简介贺春江(6—),男,硕士,助理研究员。已发表论

文余篇。

41

:2007-07-27:2008-0-1

:197

10

耐热性　用美国Perkin -El m er 公司生产的TG 2型分析仪测试,氮气保护,升温速率为20℃/m in,温度为50～600℃。

物理机械性能　用上海化工机械四厂生产的DX LL 10000型电子拉力试验机按照G B /T 528—1998测试拉伸强度和扯断伸长率,按照G B /T 529—1999测试撕裂强度。

耐溶胀性能　按照G B /T 1690—1992测试,介质为甲苯。2　结果与讨论

211　NBR 混炼胶的硫化特性

从图2可以看出,随着PK 900用量的增加,NBR 混炼胶的最大转矩与最小转矩之差(ΔM )逐渐增大,其变化规律与未加PK 900的NBR 混炼胶相似。这说明PK 900参与了NBR 的硫化反应,提高了体系的交联密度

。

DCP and PK 900/ph r :sa mp le 1—110,0;sa mp le 2—114,0;

s a mp le 3—116,0;s a mp le 4—110,110;s amp l e 5—110,210;s a mp le 6—110,310Fig 2　Effect of DCP and PK 900on vulcan i zati on

charact eristi c of NBR compound

212　NBR 硫化胶的耐热性

从图3可以看出,NBR 硫化胶加入PK

900

R ()—NB R ,D 1,K ;

B —NB R ,D 1,K 1F 3　ff f K f NBR z 后,在500℃时的失重率为18107%,而未加PK 900时NBR 硫化胶的失重率为27152%,说明PK 900使NBR 硫化胶的耐热性得到改善。这是由于PK 900参与形成长碳链桥键的耐热性比较好的缘故。

213　NBR 硫化胶的耐溶胀性

从图4可以看出,未加PK 900时,随着DCP 用量的增加,NBR 硫化胶在溶胀后质量变化率(Δm )逐渐减小;加入PK 900后,NBR 硫化胶的Δm 大幅度减小,且随着PK 900用量的增加,Δm 逐渐减小。这说明PK 900的加入提高了NBR 硫化胶的交联密度,改善了耐溶胀性能

。

S amp le 1-6are t he s ame as in Fig 2Fi g 4　Effect of PK 900on s wel li ng resist ance

i n t oluene ofNBR vulcan i zates

214　NBR 硫化胶的物理机械性能

从表1可以看出,未加PK 900时,随着DCP 用量的增加,NBR 硫化胶的拉伸强度、扯断伸长率和撕裂强度显著减小;加入PK 900后,N BR 硫化胶的拉伸强度和扯断伸长率稍有减小,撕裂强度减小幅度也不大;且随着PK 900用量的增加,物理机械性能下降趋势不明显。这是因为PK 900参与了NBR 的硫化反应,形成的交联键比较长而柔顺,其硫化效果类似硫黄,交联网络可以更

Tab le 1　Effect of PK 900on m echan i ca l

p ropert ies of NBR vu l can i za tes

Samp l e Tensile strength /M Pa

El ongati on at break /%

Tear strength /(kN

m -1)12316350461921715216281031612189241842213321311851333156

13

331　S 6F 1

3

74　第6期 贺春江等1抗硫化返原剂PK 900对丁腈橡胶性能的影响ec i p e phr :A 100C P 10P 9000100C P 10P 90010

i g E e c t o P 900on hea t re sist a nce o vulca ni a t e s

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a mp le 1-a re t he same a s in ig 2