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理论与研究 王建功 等·有机蒙脱土对 NR/NBR 阻尼材料性能的影响

放。12 h 后，使用无转子硫化仪测量 148℃下硫化曲 化速度加快，这对于防止胶料焦烧会产生不利影响。
线，得到 t c90 ，使用平板硫化机硫化，力学性能试样硫 表 1 OMMT 用量对 NR/NBR 共混胶硫化特性的影响
化条件 148℃ ×(t c90 +2 min），压缩循环试样硫化条件 OMMT 用量 / 份
测试项目
0 1 2 3 4 5
148℃ ×(t c90 +5 min）。 M L /dN·m 0.22 0.24 0.24 0.28 0.30 0.35
1.4 性能测试 M H /dN·m 9.13 9.36 9.52 9.89 10.14 10.04
M H -M L /dN·m 8.91 9.12 9.28 9.61 9.84 9.69
硫化特性按 GB/T 16584—1996 标准测试 ；拉伸 t s1 /min 4.65 3.90 3.49 3.21 3.05 2.90
性能按 GB/T 528—2009 标准测试 ；撕裂性能按 GB/T t c90 /min 10.34 9.55 9.02 8.61 8.35 8.19
CRI/min -1 17.57 17.70 18.08 18.51 18.87 18.90
529—2008 标准测试 ；硬度按 GB/T531.1—2008 标准
测试 ；回弹性按 GB1681—2009 标准测试。 2.2 OMMT 对 NR/NBR 共混胶力学性能的
拉伸滞后曲线测试试样尺寸 ：长 100 mm，宽 10 影响
mm， 厚 2 mm ；拉 伸 速 度 500 mm/min， 拉 伸 - 恢 表 2 为固定橡胶共混比、硫化体系时，OMMT 用
复 3 次消除马林斯效应，取第 4 次拉伸 - 恢复曲线。 量对 NR/NBR 共混胶力学性能的影响。可以看出，随
压缩滞后曲线测试试样尺寸 ：直径 29 mm，高 12.5 着 OMMT 用量增加，共混胶拉伸强度、撕裂强度均
mm ；压缩速度 10 mm/min，压缩 - 恢复 3 次消除马 先增大后减小，在 OMMT 为 4 份时达到最大值。拉
林斯效应，取第 4 次压缩 - 恢复曲线。 断伸长率始终逐渐降低，定伸应力和硬度逐渐增大，
动态力学性能测试采用双悬臂梁模式，在动态黏 回弹性也有所下降。分析原因，OMMT 片层具有较大
弹谱仪上测试，频率 10 Hz，扫描温度 -80~80℃，升 的比表面积，其以纳米尺寸分散于橡胶基体中，与橡
温速率 3℃ /min。 胶基体间形成特殊的插层结构，其表面诸多活性点与
样条在液氮中冷冻 20 min，然后迅速脆断并对断 橡胶分子链产生反应，最终限制了分子链的相对运动，
面喷金处理，用 JSM-6700F 扫描电镜对样条的断面 起到分散应力以及限制裂纹扩展的补强作用，且随着
进行观察，研究填料在橡胶基体中的的分散形貌。 OMMT 用量增加，该作用效果愈发明显，表现为材料
拉伸强度和撕裂强度逐渐增大，而拉断伸长率明显下
2 结果与讨论 降，定伸应力有所增大，OMMT 填充量为 4 份时效果
2.1 OMMT 对 NR/NBR 共混胶硫化特性的 最佳。超过 4 份后，OMMT 添加量过多而开始团聚，
影响 形成团聚体，造成其在橡胶基体中的分散均匀度下降，
表 1 为固定橡胶共混比、硫化体系时，OMMT 用 团聚体的出现也会造成应力集中点的产生，外加过量
的 OMMT 对硫磺会产生一定的吸附作用，造成交联
量对 NR/NBR 共混胶硫化特性的影响。可以看出，随
密度的减小，最终表现为共混胶力学性能的显著下降。
着 OMMT 用量增加，体系的 M L 、M H 以及 M H -M L 均
逐渐增大，OMMT 为 4 份时 M H -M L 达到最大值，超 表 2 OMMT 对 NR/NBR 共混胶力学性能的影响
OMMT 用量 / 份
过 4 份时又有所减小。分析原因，OMMT 主要从三个 测试项目
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方面影响共混胶的交联密度，一是 OMMT 特殊的片 拉伸强度 /MPa 27.4 27.7 28.5 28.9 29.0 26.5
拉断伸长率 /% 649 640 618 597 570 531
层结构会对分子链运动产生阻碍作用，对于交联程度 100% 定伸应力 /MPa 1.06 1.07 1.10 1.15 1.20 1.22
不利 ；二是 OMMT 表面的诸多活性点，可作为与橡 300% 定伸应力 /MPa 2.32 2.31 2.48 2.59 2.71 2.79
-1
撕裂强度 /(kN·m ） 31.6 31.9 33.7 35.7 36.0 31.8
胶分子链交联的交联点，从而提高基体的交联密度 ； 硬度 / 邵 A 43 44 44 45 46 46
三是存在于 OMMT 片层间的季铵盐阳离子对于橡胶 回弹性 /% 41 40 40 39 39 38
的硫化反应能起到促进剂的作用，这对提高交联密度 为证明以上现象的原因，选取 OMMT 添加量为
有积极作用。从实验结果看，后两者的影响更甚，最 1 份和 5 份时的试样，进行高、低倍数的 SEM 测试，
终使得共混胶的交联密度增大。但添加量过多时，其 如图 1(a) 和图 1(b) 所 示，OMMT 添加量为 1 份 时，
对硫磺和促进剂的吸附作用明显，会使得交联密度有 其在橡胶中分散较为均匀，且蒙脱土片层与橡胶之间
所下降，且 OMMT 中季铵盐阳离子起到的硫化促进 的界面十分模糊，说明二者相容性较好。当填充量增
剂作用，也使得硫化过程中的焦烧时间 t s1 以及工艺正 加至 5 份时，由图 1(c) 和图 1(d) 可以看出，过量的
硫化时间 t c90 均随着 OMMT 含量逐渐增大而缩短，硫 OMMT 粒子在橡胶基体中出现较为明显的团聚现象，

年
2018 第 44 卷 ·7·