Page 62 - 《橡塑技术与装备》2021年5期（3月上半月 橡胶）

橡塑技术与装备（橡胶） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (RUBBER)

混 炼 均 匀 后 加 入 硫 化 体 系， 左 3 刀 右 3 刀 吃 料 完 成 以表征交联程度的大小，从而可知，在使用 1# 防老体
后，打三角包 5 次，混炼均匀后调大辊距下片停放 24 系时，硫化胶交联程度相对较大，在使用 2# 和 3# 防
h，以备硫化制片 ；将已备好的混炼胶片放入平板硫化 老体系时，硫化胶交联程度较小 ；不同防老体系对 t 10
T 90 +1 min，冷却后裁样，准备实验。 有不同程度的影响，其中使用 5# 防老体系时 t 10 较长，
硫化性能 ：硫化温度 150 ℃。 使用 3# 防老体系时 t 10 较短，防老体系对 t 90 的影响也
老化实验 ：将 1#、2#、3#、4# 和 5# 准备好的 比较显著，使用 1# 防老体系时 t 90 较长，使用 3 号防
试样，分别放在 100 ℃热空老及热油条件下老化 3 天 老体系时 t 90 较短。防老体系不同对硫化特性产生不同
后取出，清洗试样，停放 20 min，以备实验。 的影响主要是因为 ：在高温条件，硫化反应过程中产
力学性能 ：拉伸性能采用电子拉力试验机，拉伸 生大量自由基，同时防老剂也产生大量自由基，可能
速度为 500 mm/min，测试温度为室温。 会消耗少量硫化剂，也存在防老剂产生助交联的情况。
1.5 仿真过程 表 2 使用不同防老体系时硫化特性数据
1# 2# 3# 4# 5#
根据实际图纸建模、装配、赋予材料参数、设置
M H /dN . m 32.16 26.56 26 31.72 29.5
分析步、划分网格、设置边界条件与加载，最后提交 M L /dN . m 3.81 3.76 3.49 3.64 4.1
(M H -M L )/dN . m 28.35 22.8 22.51 28.08 25.4
有限元 软件 Abaqus 进行计算 分析并导出计 算结果，
t 10 /min 2.51 2.33 2.14 2.44 3.13
模型如图 1 所示。 t 90 /min 7.39 6.37 5.27 7.22 6.42
图 2 为选取的胶管内胶应力集中单元及不同节。
2.2 不同防老体系对丁腈橡胶老化前后物理
机械性能的影响
不同防老体系对丁腈橡胶老化前物理机械性能有
一定的影响，如表 3 所示 ： 1#、2# 和 3# 拉断强度、
扯断伸长率和定伸应力及硬度均有不同，1# 拉断强度
较高，扯断伸长率较低，100% 定伸应力较大，硬度
较高，扯断永久变形较低，表明其交联程度相对较大，
而 2# 和 3# 与 1# 相比，拉断强度低，扯断伸长率相
对大，定伸应力小，硬度低，扯断永久变形大，表明
其交联程度响度较低。
图 1 胶管扣压处模型
表 3 使用不同防老体系时丁腈橡胶老化前物理机械性能
1# 2# 3# 4# 5#
拉断强度 /MPa 19.7 18.42 17.9 18.5 18
扯断伸长率 /% 304 355 340 320 316
100% 定伸应力 /MPa 6.1 4.2 4.5 5.8 5.8
硬度 / 邵 A 78 76 76 77 77
扯断永久变形 /% 8 10 10 10 8

防老体系对硫化胶热空气老化性能影响是较明显
图 2 内胶应力集中单元及节点选取 的，如表 4 所示 ：使用 1# 防老体系时，热空气老化 3

天后，强度明显下降，扯断伸长率明显降低（保持率
2 结果与讨论 为 54%），定伸应力及硬度均增大，这是因为 MB 为
2.1 硫化特性数据 分解过氧化氢物型防老剂，属于后效型防老剂，作用
如表 2 不同防老体系硫化特性数据所示，不同防
时间相对较晚，因此在热氧老化过程中，效果相对较
老体系对最低扭矩值（M L ）影响不大，对硫化过程中
差。使用 2# 和 3# 防老体系时，拉断强度变化不大，
最大扭矩值（M H ）影响较为明显，在使用 1# 防老体
扯断伸长率明显降低（保持率分别为 62% 和 70%），
系时，最大扭矩值达到 32.16，而 2# 和 3# 防老体系
定伸应力及硬度均增大，RD 及 4010NA 为自由基终
对应的最大扭矩值为 26.56 和 26，1#、2# 和 3# 扭矩
止型防老剂，作用时间相对较早，因此在热氧老化过
差值分别为 28.38、22.8 和 22.51，扭矩差值宏观上可
程中，防老效果相对 1#（MB）好 ；使用 4# 防老体系

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·12· 第 47 卷 第 期