異戊橡膠與用氯醚的甲基丙烯酸酯預(yù)聚物改性的丁苯橡膠并用膠的制備及研究

江畹蘭 編譯

（華南理工大學(xué)材料學(xué)院, 廣東 廣州 510641）

目前，聚合物共混是開發(fā)新型聚合物材料的最有發(fā)展前途且得到迅速發(fā)展的方向之一。這一方向的特點(diǎn)是，可以制得綜合性能和工藝性能優(yōu)于單一聚合物的新型材料。由于改性了的聚合物中的官能團(tuán)強(qiáng)化了分子間作用，使極性官能團(tuán)締合起來，從而有利于橡膠交聯(lián)度的提高。此外，還可以較少的經(jīng)濟(jì)投入，制得期望值高的產(chǎn)品。

往膠料中加入工藝添加劑可以調(diào)節(jié)膠料的工藝性能。工藝添加劑能改善和穩(wěn)定膠料的工藝性能，對橡膠性能無負(fù)面影響。

為了改善橡膠的力學(xué)性能，提高其與輪胎簾布的粘接強(qiáng)度，在膠料中常常需使用改性劑。往橡膠大分子中添加各種含不同官能團(tuán)的預(yù)聚物，可以提高丁苯橡膠CKC-30 APKM-15、異戊橡膠СКИ-3與其他橡膠并用的膠料的粘接強(qiáng)度。因此，工業(yè)生產(chǎn)上仍是往丁苯橡膠CKC-30APKM-15及異戊橡膠СКИ-3中添加價(jià)格昂貴且資源極為稀缺的酚醛-環(huán)六次甲基四胺絡(luò)合物，該絡(luò)合物可以提高橡膠與簾布的粘接強(qiáng)度。但在溫度和濕度增高時(shí)，卻不能保證足夠的粘合穩(wěn)定性。

有鑒于此，該文作者試圖在異戊橡膠СКИ-3與丁苯橡膠CKC-30 APKM-15的并用簾布膠配方中，以合成的、具有反應(yīng)能力的預(yù)聚物（PCO）-氯醚的甲基丙烯酸酯預(yù)聚物（ОМАЭХГ）取代改性劑РУ-1。ОМАЭХГ中含有醚鍵、Cl及端羥基。

由于此類化合物中預(yù)聚物鏈段比較柔順，以及其中含有與生膠及填充劑能良好互容的官能團(tuán)，故其工藝性能優(yōu)良。此外，由于此類化合物的流變性能良好，能有效地用于橡膠改性；再者，它們還可用作硫化促進(jìn)劑。

基于以上所述，文中研究了丁苯橡膠（БСК）的機(jī)械-化學(xué)改性，并且制備了異戊橡膠與用ОМАЭХГ改性的丁苯橡膠的并用膠料。

為了改性丁苯橡膠（CKC-30 APKM-15），研究中使用了含36%氯的氯醚的甲基丙烯酸酯預(yù)聚物，其用量為2～3質(zhì)量份對100質(zhì)量份丁苯橡膠：

用ОМАЭХГ改性丁苯橡膠，乃在制備膠料時(shí)直接進(jìn)行。為此，首先將丁苯橡膠與預(yù)聚物共混，然后再加入異戊橡膠СКИ-3和其他配合劑。

試驗(yàn)用膠料在實(shí)驗(yàn)室開煉機(jī)上，于25～30℃下制備。膠料混煉時(shí)間20～30 min，混煉溫度423 K。

膠料硫化特性用Mosanto流變儀測定，其轉(zhuǎn)子擺動角1°，加入分子量為M2000及M4000的ОМАЭХГ后膠料各項(xiàng)性能指標(biāo)較高。

對異戊橡膠與經(jīng)ОМАЭХГ改性的丁苯橡膠并用硫化膠的測試表明，與未改性的丁苯橡膠相比，改性的丁苯橡膠達(dá)到所需的硫化網(wǎng)絡(luò)密度及硫化膠力學(xué)性能的時(shí)間，比未改性的要快1倍。硫化速率之所以加快，是因?yàn)楦男詣┲械穆仍优c配方中的氧化鋅作用，生產(chǎn)可與次甲基結(jié)合的活性氯鹽，同時(shí)，在120～150 ℃下脫去HCl，在丁苯橡膠大分子中生成補(bǔ)充的不飽和鍵。

表1列出了膠料配方。表2列出了硫化膠的力學(xué)性能。

文中比較了所制備的膠料及硫化膠與當(dāng)前生產(chǎn)的簾布膠的力學(xué)性能及使用性能。

表1 膠料配方

(表未完)

(續(xù)表)

表2 硫化膠力學(xué)性能

由表2可以看出，與對比膠料相比，異戊橡膠СКИ-3與用ОМАЭХГ改性的丁苯橡膠CKC-30 APKM-15的并用膠的拉伸強(qiáng)度、100%及300%定伸應(yīng)力、撕裂強(qiáng)度及耐多次拉伸疲勞性能都有所改善。

用ОМАЭХГ改性的丁苯橡膠中含有反應(yīng)活性官能團(tuán)Cl、OH及醚基，故可以改善聚合物相界面間的互容性，從而提高橡膠與輪胎簾線的粘接強(qiáng)度。

甚至在120 ℃溫度以上，改性橡膠與輪胎簾線25KHTC的粘接強(qiáng)度，都比對比膠在正常條件下的要高，這就可以在膠料中不用昂貴的改性劑PY-1。與此同時(shí)，硫化時(shí)間縮短，節(jié)省了硫磺用量。過量硫磺對硫化膠的性能有負(fù)面影響。

從理論上看，此改性橡膠之所以可改善膠料的力學(xué)性能和粘合性能，可能是因?yàn)樯闪诵碌亩”较鹉z的超分子結(jié)構(gòu)，以及СКИ-3+CKC 30 APKM-15并用體系的互容性所致。

看來，在硫化時(shí)，部分ОМАЭХГ用于改性聚合物中的鏈段，部分用于生成均聚物，后者與膠料并非化學(xué)結(jié)合，其粒子起著增強(qiáng)填充劑的作用，如同往橡膠中加入分散性有機(jī)填充劑一樣。

粘接強(qiáng)度增高，導(dǎo)致硫化膠耐疲勞性能的提高。這可能是由于丁苯橡膠與ОМАЭХГ的極性基團(tuán)間生成了P-絡(luò)合物，使其吸附在橡膠的超分子結(jié)構(gòu)上。含在ОМАЭХГ預(yù)聚物中的醚基及氯原子可以改善橡膠粘接性能，從而提高了橡膠與輪胎簾線的粘接性能，使其在溫度升高及潮濕的情況下，仍具有較高的穩(wěn)定性。

[1]Р.Э.Мустафаева等. Полчение и исследование изопреного и модцфицированного олигоэфирметакрилатом эпихлоргидрина бутадиен-стирольного каучуков[J].П.П.И.Э, 2015(01):37-39.