硫黃硫化優(yōu)化

1、 的硫黃硫化優(yōu)化,需要解決的問題是噴霜與硫化速度以及物理機械性能優(yōu)劣的綜合平衡。有文獻指出,0.75/1.5/0.5/1.51;1.0/1.4/0.6/0.3/1.5;0.5/0.3/0.8/0.5/1.5;0.5/0.3/0.8/0.5/1.52(均為質(zhì)量份)等體系不噴霜。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,針對的硫黃硫化體系中常用的促進劑種類的挑選、促進劑并用對硫化膠物理機械性能與噴霜的影響作了一些初步探索,并與上述文獻所列硫化體系進行對比實驗,試圖研制出綜合性能較好的配方,并模索出硫黃硫化體系優(yōu)化設(shè)計的思路。1實驗1 .1原材料    &#

2、160;     ,荷蘭公司512×50(充油50%);,廣州聯(lián)騰橡塑商貿(mào)有限公司提供(產(chǎn)地:美國);其他均為橡膠工業(yè)常用的原材料與助劑。1 .2主要設(shè)備及儀器           160型開放式煉膠機(上海第一橡膠機械廠), 400×400電熱平板硫化機(上海第一橡膠機械廠),35552盤式硫化儀(北京環(huán)峰化工機械實驗廠), 100型拉力實驗機(廣州廣材實驗儀器有限公司), 

3、型邵氏橡膠硬度計(上海六中量儀廠),百分測厚儀(上海六菱儀器廠),101-2型烘箱(上海滬南科學(xué)儀器聯(lián)營廠),401型老化試驗箱(上海市試驗儀器總廠)。1 .3配方1 .3 .1母煉膠(份)150(含石蠟油50%);氧化鋅5 0;硬脂酸1 0;防老劑1 7;高耐磨爐黑55;石蠟油30。1 .3 .2硫化體系硫化體系的設(shè)計見表1。1 .4樣品的制備          稱取2400按配方在開煉機上煉成母煉膠,分

4、成16等份。分別加入相應(yīng)的硫化體系配合劑,薄通并打六次三角包,放寬輥距至3,打卷五次,出片。用盤式硫化儀測得相應(yīng)的硫化參數(shù)(160)。然后在平板硫化機上制取試片,取90+3為正硫化時間,壓力10,溫度160,排氣5次。1 5性能測試          硫化膠的拉伸性能按/528-1998測試(型試樣,拉伸速度500/);撕裂性能按/529-1999測試(直角型試樣,拉伸速度500/);硬度按/531-1999測試;熱空氣老化按/3512-1999測試(老化條件135×72)。

5、用烘箱做加速噴霜實驗(由生產(chǎn)經(jīng)驗總結(jié)得出,尚未見報道),將烘箱溫度設(shè)定為70,取一大口容器盛放足夠的水(確保72內(nèi)不被烘干),用細線將硫化膠(2厚)試樣懸掛于距水面約2處,保溫72后取出觀察。2結(jié)果與討論2 .1各硫化體系的硫化特性分析          將配方1,2進行對比可見,10,90及其他參數(shù)都極其相近,說明在該體系中硫黃用量相差0 6份對混煉膠的硫化特性影響不大。配方9,10相比,10與90相差都較小,說明對的硫化特性影響不顯著。各配方硫化參數(shù)見表2。 &

6、#160;                                  配方12的硫化特性最好,10最大,50到90的時間差最短,混煉膠抗焦燒而且硫化速度快。使用了,的配方8,9,10,11,12有較長的10,配方10,12相比,不需要很多即可達到延長1

7、0的目的,一般情況下0 5份或就足夠了,配方10,11可以證明;若超速或超超速的促進劑用量比較大時,應(yīng)適當(dāng)增加或的用量,如配方3的10就較小;與并用會降低其抗焦燒的效果,如配方8的10小于配方9。配方5,6相比,90相差達1分多鐘,說明或者會明顯影響混煉膠的硫化速度,增加用量會明顯地縮短90。配方5與配方以及配方7與配方之間只有用量的差別,對比其90很容易發(fā)現(xiàn)這一點。配方9,10,11的90很接近,促進劑功不可沒,增加用量可顯著增加的硫化速度。從硫化機理來看,秋蘭姆類促進劑促進硫化時要經(jīng)過生成二硫代氨基甲酸鹽的階段,在某種程度上可歸為一類;配方3跟配方8相比,配方8的90還短,說明對

8、混煉膠的90的影響比還大,更易縮短混煉膠的90。配方3與配方相比,用量接近,同為二硫代氨基甲酸鹽類促進劑,配方中用量比配方3中多0. 5份,而配方3的90還短一分鐘,說明對混煉膠90的影響大過。從,對混煉膠90的影響綜合來看,可以得出>>的結(jié)論,即對二硫代氨基甲酸鹽類促進劑而言,氨基上的取代基越大,其促進劑效果降低;秋蘭姆類促進劑在某種程度上類似于二硫代氨基甲酸鹽類促進劑(硫化過程中),其促進效率也類似。2. 2硫化膠物理機械性能比較各配方硫化膠力學(xué)性能測試數(shù)據(jù)見表3。        

9、;                 由配方5,6,7,8可以看出,要想使硫化膠具有優(yōu)異的綜合物理機械性能,促進劑的用量不能高,對比配方9,10可以看出,隨促進劑總用量減少,硫化膠的拉伸強度,拉斷伸長率,撕裂強度都明顯增大,這是由于促進劑用量增加,在有效硫含量相同的情況下硫化膠中單硫與雙硫交聯(lián)鍵增多,所得硫化膠的交聯(lián)密度較大,承受應(yīng)力時,容易發(fā)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致弱的交聯(lián)鍵首先斷裂從而發(fā)展使硫化膠被破壞;但交聯(lián)密度較大時,硫化膠硫化

10、充分,制品耐老化性能較好,拉斷永久變形低。對比配方1,2,拉伸強度、撕裂強度相差不明顯,但是拉斷伸長率、定伸應(yīng)力、硬度相差明顯;配方1的拉斷永久變形高達20%,是配方2的2倍,說明有效硫含量小于1 .2份時,硫化膠交聯(lián)密度不足;所以在降低促進劑用量的同時應(yīng)適當(dāng)增加硫黃用量,以保證足夠的交聯(lián)密度;但硫黃用量也不宜增加太多,否則很容易造成噴霜。配方12使用了5 7份的促進劑,僅硫化特性比較好,而物理機械性能并不十分突出。為新型的進口專用促進劑,與市場上常用的-3(數(shù)種超速促進劑復(fù)合物)一樣有硫化速度快、交聯(lián)密度大、不易噴霜等特點,但某些物理機械性能不佳?？赡苁且环N相對分子量很大

11、的促進劑,它需要較高用量才有較好的效果。對比配方9,10,有效硫含量相同時,用0 .1份代替0. 7份,二者硫化膠的物理機械性能相差明顯,這是由于硫化膠交聯(lián)密度差異造成的,說明能很有效地提高的交聯(lián)密度。促進劑在適量的范圍內(nèi)對硫化膠的物理機械性能影響不大,但超過一定范圍會使硫化膠機械性能大幅度下降,如配方5與配方相比,拉伸強度下降了很多。對比配方4,5,6,7,10,11及配方,在中的用量不宜超過0. 6份。這是因為作為硫化促進劑的在硫化過程中先促進后硫化,用量較多時與一樣能提高硫化膠的交聯(lián)密度;對比配方4,8可知,對增加交聯(lián)密度沒有明顯。用量增加對硫化膠性能影響不

12、是很大,配方3,10相比可以證明;,都有類似的結(jié)論,說明該類促進劑與秋蘭姆類促進劑對作用機理又有所不同,配方設(shè)計時應(yīng)加以區(qū)分。僅從物理機械性能來看,配方2,3,10,11硫化膠的拉伸強度大,撕裂強度高,拉斷伸長率高,拉斷永久變形低,綜合性能好。2. 3各硫化體系對硫化膠噴霜的影響         配方5,7硫化結(jié)束后立即噴霜,配方,在室溫、陰涼處擱置兩天后噴霜,配方噴霜很輕微,配方6,9經(jīng)加速噴霜實驗后才噴霜。配方9,10的主要差別是0 7份的,說明是造成配方9的硫化膠噴霜。配方5跟配

13、方比較可知,促進劑很易噴出;由配方7與配方相比可見,用量不宜超過0 6份。極易造成硫化膠噴霜,配方較配方6易噴霜可以說明。除硫黃及促進劑等少數(shù)物質(zhì)的噴霜是由于其用量太多,超過它們在中的溶解度(常溫),超出的部分溢出表面形成噴霜外,其余應(yīng)該是在硫化過程中生成的新物質(zhì)難溶于硫化膠造成的。從促進劑分子結(jié)構(gòu)來看,由于含有苯基,它本身及硫化過程中的生成物與硫化膠相容性不好,所以很容易造成硫化膠噴霜。促進劑中若有較長(大)的飽與烷基(環(huán)烷基),它本身及硫化過程中的生成物與就會有較好的相容性,噴霜就會減輕或不噴霜,如配方促進劑使用多達1 5份仍不噴霜,從結(jié)構(gòu)上看,比更易造成硫化膠噴霜,配

14、方7快速噴霜能說明這一點;噴霜還會由促進劑間相互作用引起,如配方6,各種促進劑用量都不算大,但硫化膠卻噴霜。總而言之,噴霜首先由配合劑結(jié)構(gòu)決定,與膠料不相容的配合劑易噴霜;其次,配合劑間的相互作用既可以減少也可能加劇噴霜;再者,膠料本身對配合劑及其作用后的生成物的溶解能力大小決定噴霜的難易。                       綜上所述,促進劑能較快地縮短混煉

15、膠的90,但它們用量的增加既降低硫化膠的物理機械性能又易噴霜;隨氨基上取代基增大,對促進活性減弱,但它們在中的相容性增加,噴霜的傾向減小;不宜在中使用,它既易噴出又降低硫化膠的性能;以下幾個并用體系是的優(yōu)良硫化體系,;,;,;,;,;硫化膠的物理機械性能好且不易噴霜。2 4硫化膠耐熱空氣老化特性分析硫化膠耐熱空氣老化后的結(jié)果見表4。配方1,2相比,配方2的耐老化性能有了較大的改善,說明的硫黃硫化要保證最低的有效硫用量。配方10同樣可以適當(dāng)增加硫黃用量來提高其耐熱性。硫化膠的耐老化性能與交聯(lián)密度密切相關(guān),促進劑用量高的配方5的拉伸強度保持率很高且硬度變化也很小。配方9,10相比,對提高硫化膠的耐老化性很有幫助。綜合來看,有效硫含量在1. 8份左右可交聯(lián)充分,在1. 5份左右時需適當(dāng)提高促進劑用量,在1. 2份左右交聯(lián)密度不足,如配方12的硬度與定伸應(yīng)力較小而拉斷永久變形較大。4結(jié)論(1)促進劑,及硫化劑易造成硫化膠噴霜;促進劑,能改善混煉膠的抗焦燒特性。(2)隨著氨基上取代基的增大,秋蘭姆、二硫代氨基甲酸鹽類促進劑的活性減弱,而噴霜傾向也減弱。(3)一