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配合剂对NBR硫化胶性能的影响

作者:admin  来源:本站  发表时间:2011-7-15 13:30:13  点击:2052
  NBR因分子链上有较强极性的氰基而成为极性橡胶,在非极性和弱极性油类中基本不溶胀,耐油性仅次于聚硫橡胶和氟橡胶,因此广泛用于耐油密封制品。而有些常用的耐油密封制品则要求具有较高的硬度和强伸性能。本工作研究促进剂和炭黑对NBR硫化胶性能的影响。
  l实验
  1.1原材料NBR,牌号26,俄罗斯产品;炭黑N330和N770,上海炭黑厂产品;炭黑N660,滕州第三化工厂产品;喷雾炭黑,抚顺炭黑股份有限公司产品;其它原材料均为工业品。
  1.2基本配方NBR100,氧化锌5,硬脂酸1,硫磺O.3,防老剂RD1.5,防老剂MB1。
  1.3试样制备为减小试验误差,按基本配方预先制成母炼胶,再按配方种类均分后分别加入促进剂和炭黑。试样用25t平板硫化机模压而成,硫化温度为150℃,硫化压力(表压)为12MPa,正硫化点用GK一Ⅲ型硫化仪测定。
  1.4性能测试硫化胶性能按相应的国家标准进行测定。
  2结果与讨论
  2.1促进剂的影响
  2.1.1促进剂品种促进剂品种对NBR硫化胶性能的影响如表1所示。从表1可以看出,与促进剂CZ和DM相比,含促进剂TMTD硫化胶的300%定伸应力、拉伸强度、撕裂强度和耐油性能均有较大提高,而硬度变化不大。这也正说明了促进剂TMTD的硫化活性较大,而CZ和DM均为中等活性的促进剂。因此,促进剂宜采用TMTD。表l促进剂品种对NBR硫化胶性能的影响项目促进剂品种CZDMTMTD邵尔A型硬度/度300%定伸应力/MPa拉伸强度/MPa拉断伸长率/%拉断永久变形/%撕裂强度/(kN·m-1)30#机油浸泡后1)体积变化率/%631.997.41108264343.74632.329.12114592341.15646.1815.8565112390.85注:1)浸泡条件为70℃×24h。炭黑N770用量为30份,促进剂用量均为1.2份。
  2.1.2促进剂TMTD用量促进剂TMTD用量对NBR硫化胶性能的影响如表2所示。表2促进剂TMTD用量对NBR硫化胶性能的影响项目促进剂TMTD用量/份11.21.5邵尔A型硬度/度300%定伸应力/MPa拉伸强度/MPa拉断伸长率/%拉断永久变形/%撕裂强度/(kN·m-1)30#机油浸泡后1)体积变化率/%635.1714.2367016370.9646.1815.8565112390.85638.9815.875438371.48注:1)浸泡条件为70℃×24h。炭黑N770用量为30份。
  从表2可以看出,随着促进剂TMTD用量的增大,NBR硫化胶的300%定伸应力和拉伸强度逐渐增大,拉断伸长率和拉断永久变形逐渐减小。当促进剂TMTD用量为1.2份时,NBR硫化胶的邵尔A型硬度和撕裂强度最大,耐油性能最好。这是由于促进剂TMTD属超促进剂,主要起硫给予体的作用,加热至100℃以上时即缓慢分解析出游离硫,因此其活性较高,对交联程度的影响较大。随着促进剂TMTD用量的增大,交联程度提高,硫化胶变脆,弹性下降。因此,促进剂TMTD的最佳用量为1.2份。
  2.2炭黑的影响
  2.2.1炭黑品种炭黑品种对NBR硫化胶性能的影响如表3所示。表3炭黑品种对NBR硫化胶性能的影响项目炭黑品种N330N660N770喷薄炭黑邵尔A型硬度/度拉伸强度/MPa拉断伸长率/%拉断永久变形/%压缩永久变形1)/%7819.37224467218.54319666110.07432666510.6034067注:1)试验条件为100℃×24h,压缩率15%。促进剂TMTD用量为1.5份,炭黑用量均为75份。
  从表3可以看出,与炭黑N660、N770和喷雾炭黑相比,填充炭黑N330的硫化胶的硬度和拉伸强度较大,而拉断伸长率、拉断永久变形和压缩永久变形较小。因此,炭黑宜采用N330。
  分析原因认为,炭黑在胶料中的补强效果与其粒径和结构性有关。炭黑粒子越细,补强性能越好;结构越高,填充硫化胶的硬度越大,拉断伸长率越小[1]。因此,粒子较细、结构较高的硬质补强型炭黑N330的硬度比粒径较大、结构较低的半硬质半补强型炭黑N660和N770高,拉伸强度大,但拉断伸长率较小。2.2.2炭黑N330用量炭黑N330用量对NBR硫化胶性能的影响如表4所示。表4炭黑N330用量对NBR硫化胶性能的影响项目炭黑N330用量/份255075邵尔A型硬度/度拉伸强度/MPa拉断伸长率/%拉断永久变形/%压缩永久变形1)/%506.87341496316.06340577819.3722446注:1)试验条件为100℃×24h。压缩率15%。促进剂TMTD用量为1.5份。
  从表4可以看出,随着炭黑N330用量的增大,NBR硫化胶的邵尔A型硬度和拉伸强度逐渐增大,拉断伸长率和压缩永久变形逐渐减小。若再增大炭黑N330用量,硫化胶的物理性能变化趋势不变。考虑到胶料的工艺性能,认为炭黑N330的用量以75份为宜。
  3结论
  (1)与促进剂CZ和DM相比,促进剂TMTD的NBR硫化胶的300%定伸应力、拉伸强度、撕裂强度和耐油性能较高,而硬度变化不大;促进剂TMTD的最佳用量为1.2份。
  (2)与炭黑N660、N770和喷雾炭黑相比,填充炭黑N330的NBR硫化胶的硬度和拉伸强度较大,而拉断伸长率、拉断永久变形和压缩永久变形较小;炭黑N330的用量以75份为宜。

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