硫化體系及加料順序?qū)dman770hnbr復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能影響

1、梁磊等硫化體系及加料順序?qū) D M A ／N 7 7 0 ／H N B R 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能影響 7 7硫化體系及加料順序?qū) D M A ／N 7 7 0 ／H N B R復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能影響梁磊．趙素合。。朱伶俐。林升廣( 1 ．北京化工大學(xué)北京市新型高分子材料制備與成型加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 1 0 0 0 2 9 ；2 ．北京化工大學(xué)納米材料先進(jìn)制備技術(shù)與應(yīng)用科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京1 0 0 0 2 9 )摘要：研究了不

2、同硫化體系和硫化劑D C P 的加入順序?qū)μ亢? N 7 7 0 ) 及并用甲基丙烯酸鋅( Z D M A ) 填充氫化丁腈橡膠( H N B R ) 硫化膠的硫化特性、物理機(jī)械性能、耐熱老化性能、壓縮永久變形及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響，表征分析了填料在H N B R 混煉膠及硫化膠中的形態(tài)結(jié)構(gòu)．研究結(jié)果表明；D C P 并用少量硫化促進(jìn)劑T M T D 可顯著降低H N B R 膠料的交聯(lián)密度。提高其拉斷伸長(zhǎng)率，壓縮永久變形隨之增大．D C

3、 P 先于兩種填充補(bǔ)強(qiáng)劑加人．N 7 7 0 及Z D M A ／N 7 7 0 并用填充的H N B R 混煉膠P a y n e 效應(yīng)顯著．硫化膠A G “ 相差不大。但模量總體有上升趨勢(shì)。T E M 照片表明，經(jīng)高溫長(zhǎng)時(shí)間壓縮后，H N B R 膠料中的納米填料發(fā)生聚集現(xiàn)象．炭黑的粒子形狀變化不大，聚Z D M A 顆粒由長(zhǎng)條狀變?yōu)樾鯛?。Z D M A 的聚合程度更完善。關(guān)鍵詞：Z D M A ；H N B R I 硫化體系I 加

4、料順序在現(xiàn)代技術(shù)中，特別是在航空航天技術(shù)中，要求密封材料能夠在苛刻的工作環(huán)境、較寬的工作溫度內(nèi)能夠長(zhǎng)期保持較高的物理機(jī)械性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，優(yōu)良的耐油、耐熱氧、臭氧老化性能及低的壓縮永久變形。同時(shí)保持低壓縮永久變形和高伸長(zhǎng)率是保證膠料低松弛和高密封效率的主攻難點(diǎn)，選擇合適的基體橡膠材料、填充增強(qiáng)體系，硫化體系和合理的加工工藝是解決該難點(diǎn)的主攻方向。氫化丁腈橡膠( H N B R ) 是目前用于制作耐油、耐老化橡膠密封件的首選橡膠品種。不

5、飽和羧酸金屬鹽，如甲基丙烯酸鋅、甲基丙烯酸鈉等是近年來(lái)用于H N B R 的高補(bǔ)強(qiáng)填充劑，由于其在過(guò)氧化物交聯(lián)體系引發(fā)作用下，可發(fā)生均聚，形成與基體膠料有強(qiáng)吸附作用的聚羧酸鹽納米粒子，也可以與基體材料發(fā)生接枝交聯(lián)，提高膠料的交聯(lián)密度口] 。不飽和羧酸金屬鹽增強(qiáng)的H N B R 硫化膠具有高模量、高強(qiáng)度，高伸長(zhǎng)率、高耐熱以及耐油性等優(yōu)異特性[ 2 ] ，但由于聚羧酸鹽納米粒子中離子鍵的滑移，使其填充硫化膠的壓縮永久變形較大；采用炭黑做補(bǔ)強(qiáng)

6、劑，能夠賦予硫化膠料較好作者簡(jiǎn)介：梁磊( 1 9 8 4 一) ，男．碩士研究生?！ㄑ嘎?lián)系人；趙素合的補(bǔ)強(qiáng)性能，低壓縮永久變形，但拉斷伸長(zhǎng)率偏低。因此，考慮兩填料之間并用和選擇合適的硫化體系可改善硫化膠的綜合性能。本文主要研究了不同加料順序和硫化體系對(duì)Z D M A ／N 7 7 0 填充H N B R 硫化膠的物機(jī)性能、老化性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和壓縮永久變形性能的影響，考察了填料在H N B R 膠料中分散狀態(tài)及高溫長(zhǎng)時(shí)間壓縮后填料分

7、散狀態(tài)的變化。獲得了很有意義的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其對(duì)于選擇密封材料配方及合理的加工工藝具有指導(dǎo)意義。1 實(shí)驗(yàn)部分1 ．1 原材料H N B R ，T h e r b a n 3 4 4 6 ， 德國(guó)朗盛( L A N X E S S ) 公司生產(chǎn)，丙烯腈質(zhì)量分?jǐn)?shù)3 4 ％，飽和度9 6 ％；N 7 7 0 ，天津海豚炭黑廠生產(chǎn)；Z D -M A ，S R 6 3 4 ，美國(guó)沙多瑪( S a t o m e r ) 公司生產(chǎn)；其他均為橡膠工業(yè)常用

8、助劑?；九浞? 質(zhì)量份) 見(jiàn)表1 和表2 。表l 不同加料順序的H N B R 其本配方注：其他助劑，1 0 ．5 份2 0 1 0 年 粱磊等硫化體系及加料順序?qū) D M A ／N 7 7 0 ／H N B R 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能影響 7 9從圖1 和表3 中H N B R 膠料的硫化特性可以看出，兩種加料順序相比，采用加料順序Ⅱ制備的膠料的硫化扭矩稍大些，硫化時(shí)間變化不大。2 ．1 ．2 硫化膠的物理機(jī)械性能和老化性能表4 數(shù)據(jù)

9、表明，兩種加料順序制備的硫化膠料的性能相比，加料順序Ⅱ制備膠料的硬度、2 0 0 ％定伸應(yīng)力低些，壓縮永久變形性能、物理機(jī)械性能及耐熱老化性能的差異不大，表明采用加料順序I 會(huì)使填料的分散更優(yōu)些，更適宜于制備H N B R 混煉膠料。表4 不同加料順序下H N B R 硫化膠的性能配方編號(hào) A 1 一IA I 一ⅡA 2 一IA 2 一Ⅱ2 ．1 ．3 H N B R 膠料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能A I 、A 2 兩配方分別采用兩種加料順序制備膠

10、料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能性能如圖2 、3 所示。( 1 ) 混煉膠的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能從圖2 混煉膠的G ’～￡％曲線看出，采用加料順序Ⅱ制備的H N B R 混煉膠的P a y n e 效應(yīng)顯著高于采用加料順序I 制備的膠料，說(shuō)明采用加料順序I 有利于炭黑和甲基丙烯酸鋅在混煉膠中的分散。從t a n g l E ％曲線看出，起始模量高的混煉膠，其滯后損耗小，生熱量低。兩種加料順序?qū)鞜捘z料加工性能的影響不大。( 2 ) H N B R 硫化膠的動(dòng)態(tài)

11、力學(xué)性能從圖3 看出，A l 硫化膠在兩種加料順序下，在測(cè)定的形變范圍( 0 ．2 8 ％～4 0 ％) 內(nèi)，A G ’變化不大，表明兩種加料順序?qū)μ亢谠诨z中的分散影響不大，但采用加料順序Ⅱ制備的A l 膠料的彈性模量稍高；采取加料順序Ⅱ制備的A 2 硫化膠A G ’高于加料順序I 制備的膠料，表明采用加料順序I 有利于摻雜納米填料在硫化膠中的分散?？赡苁荶 D M A 分散于基膠中后，再加人D C P 更有利于與Z D M A 接觸