AEM橡胶硫化及补强体系的研究

第 31卷 第 2期 2010年 4月 特 种 橡 胶 制 品 Special Purpose Rubber Products VoI．31 NO．2 April 2010 AEM 橡胶硫化及补强体系的研究 张洪振，成建强 ，邱桂学 (青岛科技大学 橡塑材料与 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 教育部重点 实验室 17025实验室iso17025实验室认可实验室检查项目微生物实验室标识重点实验室计划 ，青岛 266042) 摘 要：研究了炭黑、自炭黑／炭黑、碳酸钙／炭黑等的用量对过氧化物硫化的乙烯一丙烯酸酯橡胶(AEM)的 补强作用。结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，硫化剂 F40用量为 5份时，硫化胶综合力学性能较好；加入炭黑后，橡胶补强效果比较 明显，白炭黑与炭黑并用可增强硫化胶力学性能，拉伸强度达到 20．7MPa；随碳酸钙的加入，硫化胶力学性能 有所下降，但能降低产品成本，应用效果比较好。 关键词：AEM；过氧化物；硫化；补强 中图分类号：TQ333．97 文献标识码：A 文章编号：1005—4O3O(2O10)02—0026--03 丙烯酸酯橡胶按其主要单体的不同可分为丙 烯酸酯系(ACM)和乙烯一丙烯酸酯系(AEM)2 大类[1]。AEM的性能明显优于 ACM，具有较好 的耐低温性能，峰值温度高达 200℃。 AEM可分为 2大类：一类是乙烯、甲基丙烯 酸酯、硫化单元组成的三元共聚物；另一类是乙 烯、甲基丙烯酸酯组成的二元共聚物[2]。二元共 聚物中不含交联点单体，只能采用过氧化物交联。 AEM是可溶性、非结晶性聚合物，乙烯链段赋予 其良好的耐低温性，甲基丙烯酸酯链段赋予其良 好的耐油性，其结构是完全饱和的，因此 AEM具 有天然的耐臭氧攻击性[3]，常用做汽车发动机和 传动系统密封件和软管，如：活塞密封件、凸轮盖 垫片、油盘垫片和各种 0型圈等。现用软管主要 包括：发动机涡轮增压管、发动机空气冷却管、传 动油冷却管、动力转向管(低压)、空调管、各种气 管和燃油通风管(PVC管)等[4]。 现阶段 AEM 的应用研究大多是在汽车方 面。本实验研究了硫化剂 F4O、炭黑、自炭黑／炭 黑及碳酸钙／炭黑等的用量对 AEM 二元胶硫化 胶性能的影响，以期扩大 AEM 的应用范围。 厂；轻质活性碳酸钙，天津市博迪化工有限公司； 炭黑，N660，青岛德固萨有限公司；白炭黑，BT— O2型，乌海市天源化工有限责任公司，其他均为 市售工业品。 1．2 实验仪器及设备 开炼机，XK～16O型，上海橡胶机械厂；无转 子硫化实验机，GT—M2o0O—A型，高铁科技股 份有限公司；平板硫化机，XLB型，青岛亚东橡机 有限公司；气压自动切片机，GT～7O16一AR型， 高铁检测仪器有限公司；橡胶硬度计，I x～A型， 上海六中量仪厂；厚度计，H 10型，上海化工 机械厂；拉力试验机，AI一7O00M 型，高铁科技股 份有限公司。 1．3 试样制备 在开炼机上先加入 AEM，包辊后加入内脱 模剂，混合均匀后依次加入防老剂、补强剂，最后 加入助硫化剂和硫化剂，混炼均匀后，将辊距调至 lmm，薄通 3～5次，下片。停放 24h，在平板硫化 机上硫化试样，裁样，测试性能。 1．4 性能测试 硫化胶各项性能均按相应国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 测试。 1 实验 2 结果与讨论 1．1 原材料 AEM，Vamac D，美国杜邦公司；过氧化物硫 化剂，F40，市售；硬脂酸，分析纯，莱阳化工实验 收藕 日期 ：2009--08—15 作者简介：张洪振(1985一)，男，山东胶南人，在读硕士研究生。 *通讯联系人。 2．1 硫化剂用量的影响 基本配方：AEM，100(质量份，下同)；硬脂 酸，0．5；18D，0．5；VAM，0．5；防老剂，1；炭黑， 40；HVA--2，2；F40，变量 。 2．1．1 硫化剂用量对硫化性能的影响 硫化剂用量对AEM硫化性能的影响见表 l。 2010年 张洪振等 AEM橡胶硫化及补强体系的研究 27 17O 170 170 170 170 0．181 O．183 0．164 O．19O O．187 1．963 2．131 3．096 3．700 4．427 1．755 1．948 2．932 3．51O 4．240 由表 1可知，硫化剂用量对正硫化时间的影 响变化不大，AEM橡胶硫化平坦期较长，不易出 现硫化返原现象，因而可选择硫化时间为 20min。 M ～ML随 F40用量的增加不断增加，说明胶料 交联密度是不断增加的。 2．1．2 硫化剂用量对力学性能的影响 硫化剂用量对 AEM 力学性能的影响见图 1 和图 2。 图 l 硫化剂用量对力学性能的影响(I) ● 得 晕 塔 捌 图 2 硫化剂用量对力学性能的影响 (Ⅱ) 由图 1和图2可看出，随 F40用量的增加硫 化胶拉伸强度先上升后下降，用量为 5份时达到 最大值(15．7MPa)，此时撕裂强度也达到最大值 (34．8kN／m)，而拉断伸长率不断下降，硬度随硫 化剂用量的增加变化不大。这是因为随硫化剂甩 量的增加，胶料交联密度随之增加，橡胶分子链的 运动会受到越来越多地限制，拉断伸长率降低；当 交联密度过度增加时妨碍分子链的诱导取向结 晶，拉伸强度反而下降。综上所述，硫化剂用量为 5份时，力学性能最好。 2．2 炭黑用量对力学性能的影响 基本配方：AEM，100(质量份，下同)：硬脂 酸，0．5；18D，0．5；VAM，0．5；防老剂，1；炭黑，变 量；HVA一2，2；F40，5。 表 2 炭黑用量对力学性能的影响 表 2为炭黑用量对力学性能的影响 。由表 2 可看出，随炭黑用量的增加，硫化胶拉伸强度和撕 裂强度先上升后下降，炭黑用量为 40份时达到最 大值(分别为 15．7MPa和 34．8kN／m)，而拉断伸 长率不断下降，但在炭黑用量为 40份时仍能保持 在 300 以上，硬度则处于上升趋势。综上所述， 炭黑用量为 4O份时，力学性能达到最佳壮态。 造成这一现象的原因可能是炭黑在体系中产 生了2方面的作用：(1)是炭黑粒子的表面活性可 吸附聚合物分子链形成一定的网状结构，起到较 好的补强作用，同时破坏了AEM 分子中聚乙烯 结晶点，胶料变形时产生诱导结晶，增大应变能， 因而强度得到较大改善，硬度增加，拉断伸长率下 降。(2)用量超过 40份，炭黑与基体间形成的界 面数目增多，两相界面的粘结力比胶料自身的凝 聚力弱，故受到外力作用时界面区成为体系中的 薄弱环节，导致拉伸强度和撕裂强度降低。 2．3 白炭黑／炭黑并用对力学性能的影响 基本配方：AEM，100(质量份，下同)；硬脂 酸，1；18D，0．5；VAM，0．5；防老剂，1；白炭黑／炭 黑，变量；偶联剂，2；HVA--2，2；F40，5。 28 特 种 橡 胶 制 品 第 31卷 第 2期 表 3 白炭黑／炭黑用量对力学性能的影响 表 3为白炭黑／炭黑用量对力学性能的影响。 由表 3可看出，随白炭黑／炭黑用量的增加，拉伸 强度和拉断伸长率都明显增加(分别达到20．7 MPa和 438．8 )，而撕裂强度在白炭黑／炭黑用 量为 20／20份时达到最大值 (43．6kN／m)，同时 综合力学性能达到较好效果。 白炭黑的一次结构形态呈链枝状，表面含有 大量羟基，主要为硅醇基和硅氧烷基。当白炭黑 填充共混胶时，其表面与高分子链发生化学物理 反应，结合了大量的高分子链形成一定的交联结 构，可显著提高高分子材料的力学性能。当白炭 黑用量较少时，其表面特征趋向于二次吸附，易吸 附水分，产生氢键缔合，混炼(分散)比较困难，拉 伸强度不高，撕裂强度较完全炭黑体系的下降明 显；随白炭黑用量的增加，其分散性在一定范围内 得到改善，撕裂强度随之增大。另外，白炭黑属无 机填料(粒子)，存在于橡胶分子之间，充当润滑 剂，减小胶料硬度，使拉断伸长率不断增加。 需要说明的是加入白炭黑在一定程度上提高 了AEM的力学性能，但粘辊现象比较明显，影响 加工过程 。 2．4 碳酸钙／炭黑用量对力学性能的影响 基本配方：AEM，100(质量份，下同)；硬脂 酸，1；18D，0．5；VAM，0．5；防老剂，1；碳酸钙／炭 黑，变量；HVA一2，2；F40，5。碳酸钙／炭黑用量 对 AEM 力学性能的影响见图 3和图 4。 由图3和图4可看出，随碳酸钙／炭黑用量的 增加，拉伸强度和撕裂强度都下降，而拉断伸长率 增加，硬度有所下降但变化不大。在碳酸钙用量 为4O份时(不加入炭黑)，拉伸强度从原来的15．7 MPa下降到6．9MPa，撕裂强度从 34．8kN／m下 降到 16．6kN／m。可看出，碳酸钙与炭黑并用时 体系性能并未得到较好改善。这是因为碳酸钙属 极性无机物，表面含有许多羟基，呈亲水疏油性， 粒子表面有静电作用，表面自由能较高，与聚合物 结合时存在界面相的作用，界面相的存在容易产 生内应力，颗粒极易团聚，与胶体相容性不好，体 系内的界面相作用产生的内应力点太多，共混体 系易在应力点处遭到破坏。碳酸钙属无机填充剂 (粒子)存在于橡胶分子间，充当了润滑剂，在粘流 态时减小流动阻力，增加流动性，故硬度减小。 ^ 静 晕 鉴 图3 碳酸钙／炭黑用■对力学性能的影响(I) 图4 碳酸钙／炭黑用量对力学性能的影响(Ⅱ) 碳酸钙的加入使 AEM 力学性能下降，但比 较廉价，因而可选择合适比例适当降低产品成本。 3 结论 (1)用过氧化物硫化乙烯～丙烯酸酯橡胶时， 硫化剂 F40用量为 5份体系综合性能最佳。 (2)用炭黑补强乙烯一丙烯酸酯橡胶时，炭黑 用量为 40份体系综合性能最好。 (3)随白炭黑／炭黑用量的增加，综合力学性 能提高，用量为 40／0份时体系拉伸强度较高；用 量为 20／20份时体系综合力学性能最好。 (4)碳酸钙与炭黑并用时，随碳酸钙用量的 增加体系性能呈不断下降趋势。 张洪振等 AEM橡胶硫化及补强体系的研究 29 [J]．橡塑资源利用，2005，(2)：13～17． 参考文献： [33 肖风亮·Vamac聚合物及其性能概述口]·世界橡胶工业 ， [1] 李 贺，关 颖．中国特种橡胶发展面面观[J]．化工新型材 2o09，36(1)：1～3· 料，2008，36(8)：8～13． [43 吴云台，王 玉·Vamac乙烯／丙烯酸酯弹性体在汽车中的应 I-2] 贾重道，王子恒．新材料 乙烯／丙烯酸酯弹性体的新发展 用[J]·橡胶参考 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 ，2005，35(1)：31～33· Study on the Vulcnazing and Reinforcing System of Ethylene Acrylate Rubber ZHANG Hong—zhen，CHENG Jian—qiang，QIU Gui—xue (Qingdao University of Science and Technology，Qingdao 266042，China) Abstract：Under the peroxide vulcanizing system ，the effects of the content of carbon black，sili— ca／carbon black and calcium carbonate／carbon black on the reinforcement of AEM were studied．The results showed that the formulation of F40 5 phr was recommended for the good mechanical properties of the AEM vulcanizates；The mechanical properties of the vulcanizates had been enhanced significant— ly with the increasing of carbon black dosage；Silica／carbon black could enhance the mechanical prop— erties further while the tensile strength of the AEM vulcanizates was 20．7M Pa．W ith the addition of CaCO3，the mechanical of the vulcanizates slightly decrease，but it was good for reducing the cost． Key words：AEM ；peroxide vulcanization；reinforcement 普利司通第 3代安全轮胎 全球首次配套 日本普利司通公司近日宣布，其第 3代安全 轮胎将成为丰田汽车旗下新款 Siena车标准配置 轮胎，这是第 3代安全轮胎实现全球原车标配的 第 1步。 此 次 配 套 的 泰 然 者 系 列 TURANZA EL400RFT轮胎，是该公司第 3代安全轮胎，其 采用的热控制技术提升了车辆的乘坐舒适性，还 采用了冷却胎侧部位的变流散热线技术以及抑制 发热的新侧壁增强橡胶技术。 华南轮胎高速跑气保用 子午胎通过鉴定 广州华南橡胶轮胎有限公司研发的高速跑气 保用子午线轮胎(即安全轮胎)生产技术，日前通 过了中国石油和化工协会的成果鉴定 。该项 目以 195／55RF16和205／45RF17等规格为代表产品， 在保持低滚动阻力、低噪声和转向性能好、抗湿滑 性能良好的基础上，极大地提高了车辆高速行驶 时的安全性 。在 80km／h零气压下 ，可行驶 5小 时以上，可取消备用轮胎，产品性能符合欧洲 ECE标准 。 大连大型密炼机获国际认证 日前，由大连橡胶塑料机械股份有限公司生 产的具有我 国自主知识产权的首台 650L超大型 密炼机通过了国际 CE认证 ，该企业 已成为全球 第 3家有能力生产大型密炼机的厂商。据悉，该 大型密炼机的炼胶量相当于国内大型橡胶轮胎企 业密炼机的 1．6倍，可为橡胶轮胎生产企业节约 投资 20 ，节省能源 15 。 生产资料价格将呈恢复性上涨 日前，国家发改委价格检测中心人士表示，随 着国内外经济形势的逐步好转，我国生产资料价 格将呈恢复性上涨态势。从 2009年第 4季度开 始，生产资料价格走稳并小幅上涨。预计，2010 年流通环节生产资料价格涨幅可在 10 左右，生 产资料出厂价格涨幅可在 5 左右。