硫化促進劑對氯丁橡膠性能的影響

金耀程，韓 雪，李帥孝, 陳麗飛

（1. 沈陽第四橡膠（廠）有限公司， 遼寧 沈陽 110027； 2. 工程兵軍事代表局 駐沈陽地區軍事代表室， 遼寧 沈陽 110004）

硫化促進劑對氯丁橡膠性能的影響

金耀程1，韓 雪1，李帥孝2, 陳麗飛1

（1. 沈陽第四橡膠（廠）有限公司， 遼寧 沈陽 110027； 2. 工程兵軍事代表局 駐沈陽地區軍事代表室， 遼寧 沈陽 110004）

討論了不同硫化促進劑和硫化溫度對氯丁橡膠硫化和力學性能的影響。結果表明：多數膠料在180℃硫化比在170 ℃硫化的正硫化時間短，焦燒時間也短。在加入ZnO 5份、MgO 4份，NA-22 1份、TMTD 0.5份，KH550活化的白炭黑 40份時，膠料獲得最短的硫化時間，且該體系也能使膠料獲得較好的力學性能。

氯丁橡膠；硫化促進劑

隨著工業的發展，橡膠已廣泛應用于工業的各個方面，尤其是氯丁橡膠的使用。氯丁橡膠是一種耐熱性能良好的合成橡膠，具有優良的抗氧、抗臭氧性、不易燃、著火后能自熄、耐油、耐溶劑、耐酸堿以及氣密性好等優點。它的性能與天然橡膠比較接近，又具有天然橡膠所缺乏的耐熱、耐油、耐天候老化、不延燃、耐化學腐蝕等優點。故稱氯丁橡膠為“多功能橡膠”已被廣泛用于運輸帶、傳送帶、耐油膠板、救生艇、電線電纜，橡膠密封件等[1]。本實驗測定不同的硫化促進劑加入到氯丁橡膠后的硫化曲線，了解各種硫化促進劑對氯丁橡膠正硫化時間和力學性能的影響。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器與藥品

1.1.1 實驗儀器(表1)

表1 實驗儀器Table 1 Experimental instrument

1.1.2實驗藥品（表2）

表2 實驗藥品Table 2 Experimental reagents

注：氯丁橡膠根據其性能和用途可分為通用型和專用型，而通用型又可分為兩類：硫黃調節型(簡稱G型)和非硫黃調節型(簡稱w型)：由于w型氯丁橡膠的化學結構較穩定，儲存期長，加工性好，制得的硫化膠有良好的耐熱性[2]，本實驗采用 w型氯丁橡膠作為配方的基礎材料。

1.2 配方設計（表3）

表3 實驗方案Table 3 Experimental scheme

1.3 實驗流程

試驗流程包括：配方設計、準備配料、混煉、硫化時間測定、平板硫化壓片、性能測試。

1.4 性能測試

1.4.1 拉伸性能

采用國標 GB1040-92進行測試試樣的拉伸強度及斷裂伸長率。拉伸速度為500 mm/min。測試溫度為室溫。

1.4.1 邵氏硬度

采用國標GB531-83進行測試試樣硬度。將膠條以三層的方式疊放，然后用手壓硬度計，穩定后讀數、記錄。

2 結果與討論

2.1 不同硫化溫度對硫化時間的影響

用硫化儀可連續，迅速，精確的得到硫化過程中全部性能變化。通過硫化儀可以了解整個硫化歷程和膠料在硫化過程中的主要特性參數，如：初始粘度，焦燒時間，正硫化時間，硫化速度，過硫返原性等重要參數[4]。

2.1.1 硫化促進劑體系為NA-22 0.5份、DM 0.5份時不同硫化溫度對硫化的影響(圖1-2)

圖1 160 ℃硫化曲線（NA-22 0.5份、DM 0.5份）Fig.1 160 ℃Vulcanization curve（NA-22 0.5、DM 0.5）

圖2 170 ℃硫化曲線（NA-22 0.5份、DM 0.5份）Fig.2 170 ℃Vulcanization curve（NA-22 0.5、DM 0.5）

從圖2可以看出隨著溫度從160 ℃升高到170℃，正硫化時間從47∶33減少到25∶15。但該體系即使在170 ℃硫化時間也過長。

2.1.2 硫化促進劑體系為NA-22 0.5份、TMTD 0.5份時不同硫化溫度對硫化的影響

從圖3-4也看出隨溫度從160 ℃升高170 ℃，正硫化時間從29∶09減少到24∶29。但該體系在160℃和 170 ℃硫化時間還是較長。這是因為NA-22（0.5）的量過少。

2.1.3 硫化促進劑體系為NA-22 1份、TMTD 0.5份時不同硫化溫度對硫化的影響(圖5-6)

從圖5-6看出，該體系在170 ℃時的正硫化時間（17∶45）比在180 ℃時（24∶34）短，且是最短的硫化時間。

圖3 160 ℃硫化曲線（NA-22 0.5份、TMTD 0.5份）Fig.3 160 ℃Vulcanization curve（NA-22 0.5、TMTD 0.5）

2.2 不同硫化體系對硫化時間的影響

由表4可以明顯看出硫化時間最短的硫化體系是NA-22(1份)、TMTD(0.5份)。這主要是因為TMTD屬超速級酸性促進劑，硫化速度快，在100 ℃以上緩緩分解，析出游離硫，游離硫可以硫化碳碳雙鍵，可用作硫化劑。

圖4 170 ℃硫化曲線（NA-22 0.5份、TMTD 0.5份）Fig.4 170 ℃ Vulcanization curve（NA-22 0.5、TMTD 0.5）

圖5 170 ℃硫化曲線（NA-22 1份、TMTD 0.5份）Fig.5 170 ℃Vulcanization curve（NA-22 1、TMTD 0.5）

圖6 180 ℃ 硫化曲線（NA-22 1份、TMTD 0.5份）Fig.6 180 ℃ Vulcanization curve（NA-22 1、TMTD 0.5）

表4 不同硫化體系對硫化時間的影響Table 4 The influence of different vulcanization system on the vulcanization time

2.3 不同硫化溫度對膠料力學性能的影響

拉伸試驗是一種常用力學實驗，由試驗測定的曲線，可以經測試材料的抗拉強度，斷裂伸長率等參數，不同的材料、在不同的測定條件，測定的應力-應變曲線不同。本試驗就是通過改變橡膠硫化溫度和硫化體系來比較抗拉強度的大小及斷裂伸長率的變化趨勢。

由表5可知多數硫化膠在180 ℃的抗拉強度要比170 ℃高，拉斷伸長率有的還達到了500%以上，硬度也略有增加。可見溫度升高，可以提高一定抗拉強度和拉斷伸長率和硬度。這是因為溫度升高，體系硫化程度加深了。

表5 溫度對膠料力學性能的影響Table5 The influence of temperature on the rubber mechanical properties

表6 不同硫化體系硫化橡膠的力學性能Table 6 Mechanical properties of vulcanized rubber prepared by different vulcanization system

2.4 不同硫化體系對膠料力學性能的影響

由表6可知，硫化膠料性能較好是體系7和體系8。對比體系7和體系8,雖然體8的性能都比體系7好，但是體系8的硫化時間長，且硬度比不上體系7，所以體系7是氯丁橡膠理想硫化促進劑體系。

3 結 論

（1）硫化溫度升高，硫化速度加快。

（2）在氯丁橡膠硫化促進劑體系中加入 1份NA-22、0.5份TMTD要比0.5份NA-22、0.5份DM獲得更短的硫化時間。

（3）以4 份氧化鎂、5 份氧化鋅、1份NA-22、0.5份TMTD為氯丁橡膠的硫化體系,可使膠料具備較長焦燒時間、硫化速率快的特點,硫化膠的綜合性能較好。

［1］蔣峰．耐熱氯丁橡膠電纜護套配方研制[J].世界橡膠工藝，2004，31(6):23-26.

［2］謝遂志，劉登樣，周鳴巒．橡膠工業手冊第一分冊：第六章氯丁橡膠[M].北京：化學工業出版社，1989-09:321-327.

［3］劉印文，劉振華.氯丁橡膠配合加工與應用[M]．北京：化學工業出版社，2002-01:24.

［4］張殿榮．橡膠基礎知識：現代橡膠配方設計[M]. 第二版. 北京：化學工業出版社，2001-05.

Effect of Vulcanization Accelerator on Properties of Neoprene

JIN Yao-cheng1，HAN Xue1，LI Shuai-xiao2, CHEN Li-fei1
（ Shenyang NO.4 Rubber (Plant)Co.,Ltd., Liaoning Shenyang 110027, China）

Influence of different vulcanization accelerator and curing temperature on neoprene vulcanization and mechanical behavior was investigated. The results indicate that: curing time and scorch time of CR at 180 ℃ are shorter than that at 170 ℃ in the most of curing system. The shortest curing time and better mechanical property can be obtained when ZnO(5),MgO(4) , NA-22（1）, TMTD（0.5）and silica (40) treated with silane coupling agent KH550 are added.

Chloroprene rubber ; Vulcanization accelerator

TQ 330

A

1671-0460（2016）03-0514-03

2015-12-26

金耀程（1980-），男，遼寧省沈陽市人，工程師，2003年畢業于沈陽化工學院化學工程與工藝專業，研究方向：橡膠產品技術研發工作。E-mail：king163jin@163.com。