Page 105 - 《橡塑技术与装备》2022年8期

测试与分析 王晨阳 等·二硫化苯并噻唑对氯丁橡胶硫化特性及力学行为的影响

化时间为 t 90 +5 min kJ·mol -1[4~5] ；因此从键能的角度推测在氯丁橡胶的硫
1.4 测试方法与条件 化过程中 DM 生成的苯并噻唑基团可能与烯丙基氯反
（1）硫化特性及硫化条件 ：按 GB/T 16584— 应导致硫化胶的硫化活性点数目减少，交联密度降低
1996 测试，硫化条件为 151 ℃ ×10 MPa，强力片硫 以及 t 10 时间延长。
化时间为 t 90 ，压缩试样硫化时间为 t 90 +5 min。 2.3 DM 用量对硫化胶力学性能的影响
（2）力学性能 ：拉伸性能按照 GB/T 528—2008 由表 4 随着 DM 用量的增多，硫化胶的硬度略有
进行测试。 下降，硫化胶的拉断强度、50% 定伸应力均呈现略有
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（3）压缩性能 ：压缩试样规格按照 GB/T 6038— 下降的趋势。对比 1 与 5 硫化胶并结合表 3 可以得
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2006 进行制备。 知 1 硫化胶的交联密度大于 5 硫化胶的交联密度，1 #
（4）交联密度：使用平衡溶胀法测得硫化胶 V r （凝 硫化胶交联密度大，有助于分子链的定向排列，分子
胶中橡胶的体积分数），使用 V r 来表征橡胶的交联密 链间作用力较大，在拉伸的过程中需要较大的外力才
度，V r 与橡胶交联密度呈正相关关系。 会发生分子链间的滑移而使得试样破坏，交联密度大
的硫化胶在变形的过程中能承载负荷的有效链数目大
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2 结果与讨论 于交联密度低的硫化胶，因此 1 硫化胶表现出较高的
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2.1 DM 用量对硫化胶硫化特性的影响 拉伸强度 ； 5 硫化胶的交联密度小，在较小的外力作
由表 2 可知，通过对以上配方胶料硫化特性的测 用下就可发生链段的运动与分子链的滑移而导致试样
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试，随着 DM 用量的增多，硫化胶的最高转矩与最低 的破坏，因此 1 硫化胶的拉断强度与 50% 定伸应力
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转矩差值变化并不明显，硫化胶的 t 10 时间延长，从 1.4 均高于 5 硫化胶。随着 DM 用量的增多，硫化胶的扯
min 延长至 2.05 min，延长率为 46.4%，说明 DM 的 断伸长率与扯断永久变形均略有下降，这是因为随着
使用可以有效的提高硫化胶的加工安全性，在氯丁橡 交联密度的下降，在外力作用过程中更容易发生分子
胶中 DM 有一定防焦剂的作用 ；随着 DM 用量的增多， 链段的运动以及分子链的滑移，因此随着 DM 用量的
硫化胶的 t 90 时间也略有延长，说明 DM 的使用会影响 增多，硫化胶的扯断伸长率与扯断永久变形均有所上
硫化胶的交联。 升。
表 2 硫化特性 表 4 不同 DM 用量硫化胶力学性能
硫化特性 M H -M L 1 # 2 # 3 # 4 # 5 #
编号 M H /dN·m M L /dN·m /dN·m t 10 /min t 90 /min 硬度 / 邵 A 84 83 83 83 83
1 # 27.19 3.58 23.61 1.4 26.5 拉断强度 /MPa 19.3 19.2 19.0 18.5 18.0
2 # 24.99 2.75 22.24 1.6 27.4 扯断伸长率 /% 192 201 205 206 222
3 # 27.48 3.31 24.17 1.63 28 50% 定伸应力 /MPa 4.8 4.4 4.3 4.2 4.2
4 # 26.74 3.54 23.2 1.83 28.07 100% 定伸应力 /MPa 10.9 10.1 10.0 10.17 9.3
5 # 25.72 3.64 22.08 2.05 28.08 200% 定伸应力 /MPa — 19.2 18.7 18.2 16.6
扯断永久变形 /% 2.5 3.5 4.0 4.5 4.5
2.2 DM 用量对氯丁硫化胶交联密度的影响 2.4 变速拉伸对氯丁硫化胶力学行为的影响
平衡溶胀法测不同 DM 用量硫化胶 V r 见表 3 ： 由表 5、6 可以得知，随着拉伸速度的下降，1 、
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表 3 不同 DM 用量下的 V r #
5 硫化胶均出现了拉断强度、50% 定伸应力下降以及
编号 1# 2# 3# 4# 5#
0.255 0.254 0.253 0.252 0.247 扯断伸长率、扯断永久变形上升的现象。由于橡胶分
V r
子链的运动有强烈的时间依赖性。在拉伸速度较高时，
使用 V r ( 凝胶中橡胶的体积分数 ) 来表征橡胶的
链段的运动跟不上外力作用因此需要更大的外力才能
交联密度，由表 3 可知，随着 DM 用量的增多，硫化
使得试样破坏 ；随着拉伸速度的降低，橡胶分子链的
胶的 V r 是略有减小的，这表明随着 DM 用量的增多，
运动时间得到延长，在热运动和不均匀内应力驱使下，
硫化胶的交联密度呈现略有下降的趋势。DM 中 S—
有更多的链段和分子链发生滑移、调整、重排，表现
S 键的键能为 268 kJ·mol -1 ；硫化过程中 DM 的 S—
出应力松弛特性，应力因此消耗，因此拉断强度以及
S 键断裂会生成苯并噻唑基 ；氯丁橡胶在硫化过程中 50% 定伸应力略有下降，扯断伸长率上升。
硫 化点为 烯 丙基氯， 其 中 C—Cl 键 的键能 为 297.1

2022 第 48 卷 ·51·
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