硫化促进剂对氯丁橡胶性能的影响

金耀程，韩 雪，李帅孝, 陈丽飞

（1. 沈阳第四橡胶（厂）有限公司， 辽宁 沈阳 110027； 2. 工程兵军事代表局 驻沈阳地区军事代表室， 辽宁 沈阳 110004）

硫化促进剂对氯丁橡胶性能的影响

金耀程1，韩 雪1，李帅孝2, 陈丽飞1

（1. 沈阳第四橡胶（厂）有限公司， 辽宁 沈阳 110027； 2. 工程兵军事代表局 驻沈阳地区军事代表室， 辽宁 沈阳 110004）

讨论了不同硫化促进剂和硫化温度对氯丁橡胶硫化和力学性能的影响。结果表明：多数胶料在180℃硫化比在170 ℃硫化的正硫化时间短，焦烧时间也短。在加入ZnO 5份、MgO 4份，NA-22 1份、TMTD 0.5份，KH550活化的白炭黑 40份时，胶料获得最短的硫化时间，且该体系也能使胶料获得较好的力学性能。

氯丁橡胶；硫化促进剂

随着工业的发展，橡胶已广泛应用于工业的各个方面，尤其是氯丁橡胶的使用。氯丁橡胶是一种耐热性能良好的合成橡胶，具有优良的抗氧、抗臭氧性、不易燃、着火后能自熄、耐油、耐溶剂、耐酸碱以及气密性好等优点。它的性能与天然橡胶比较接近，又具有天然橡胶所缺乏的耐热、耐油、耐天候老化、不延燃、耐化学腐蚀等优点。故称氯丁橡胶为“多功能橡胶”已被广泛用于运输带、传送带、耐油胶板、救生艇、电线电缆，橡胶密封件等[1]。本实验测定不同的硫化促进剂加入到氯丁橡胶后的硫化曲线，了解各种硫化促进剂对氯丁橡胶正硫化时间和力学性能的影响。

1 实验部分

1.1 实验仪器与药品

1.1.1 实验仪器(表1)

表1 实验仪器Table 1 Experimental instrument

1.1.2实验药品（表2）

表2 实验药品Table 2 Experimental reagents

注：氯丁橡胶根据其性能和用途可分为通用型和专用型，而通用型又可分为两类：硫黄调节型(简称G型)和非硫黄调节型(简称w型)：由于w型氯丁橡胶的化学结构较稳定，储存期长，加工性好，制得的硫化胶有良好的耐热性[2]，本实验采用 w型氯丁橡胶作为配方的基础材料。

1.2 配方设计（表3）

表3 实验方案Table 3 Experimental scheme

1.3 实验流程

试验流程包括：配方设计、准备配料、混炼、硫化时间测定、平板硫化压片、性能测试。

1.4 性能测试

1.4.1 拉伸性能

采用国标 GB1040-92进行测试试样的拉伸强度及断裂伸长率。拉伸速度为500 mm/min。测试温度为室温。

1.4.1 邵氏硬度

采用国标GB531-83进行测试试样硬度。将胶条以三层的方式叠放，然后用手压硬度计，稳定后读数、记录。

2 结果与讨论

2.1 不同硫化温度对硫化时间的影响

用硫化仪可连续，迅速，精确的得到硫化过程中全部性能变化。通过硫化仪可以了解整个硫化历程和胶料在硫化过程中的主要特性参数，如：初始粘度，焦烧时间，正硫化时间，硫化速度，过硫返原性等重要参数[4]。

2.1.1 硫化促进剂体系为NA-22 0.5份、DM 0.5份时不同硫化温度对硫化的影响(图1-2)

图1 160 ℃硫化曲线（NA-22 0.5份、DM 0.5份）Fig.1 160 ℃Vulcanization curve（NA-22 0.5、DM 0.5）

图2 170 ℃硫化曲线（NA-22 0.5份、DM 0.5份）Fig.2 170 ℃Vulcanization curve（NA-22 0.5、DM 0.5）

从图2可以看出随着温度从160 ℃升高到170℃，正硫化时间从47∶33减少到25∶15。但该体系即使在170 ℃硫化时间也过长。

2.1.2 硫化促进剂体系为NA-22 0.5份、TMTD 0.5份时不同硫化温度对硫化的影响

从图3-4也看出随温度从160 ℃升高170 ℃，正硫化时间从29∶09减少到24∶29。但该体系在160℃和 170 ℃硫化时间还是较长。这是因为NA-22（0.5）的量过少。

2.1.3 硫化促进剂体系为NA-22 1份、TMTD 0.5份时不同硫化温度对硫化的影响(图5-6)

从图5-6看出，该体系在170 ℃时的正硫化时间（17∶45）比在180 ℃时（24∶34）短，且是最短的硫化时间。

图3 160 ℃硫化曲线（NA-22 0.5份、TMTD 0.5份）Fig.3 160 ℃Vulcanization curve（NA-22 0.5、TMTD 0.5）

2.2 不同硫化体系对硫化时间的影响

由表4可以明显看出硫化时间最短的硫化体系是NA-22(1份)、TMTD(0.5份)。这主要是因为TMTD属超速级酸性促进剂，硫化速度快，在100 ℃以上缓缓分解，析出游离硫，游离硫可以硫化碳碳双键，可用作硫化剂。

图4 170 ℃硫化曲线（NA-22 0.5份、TMTD 0.5份）Fig.4 170 ℃ Vulcanization curve（NA-22 0.5、TMTD 0.5）

图5 170 ℃硫化曲线（NA-22 1份、TMTD 0.5份）Fig.5 170 ℃Vulcanization curve（NA-22 1、TMTD 0.5）

图6 180 ℃ 硫化曲线（NA-22 1份、TMTD 0.5份）Fig.6 180 ℃ Vulcanization curve（NA-22 1、TMTD 0.5）

表4 不同硫化体系对硫化时间的影响Table 4 The influence of different vulcanization system on the vulcanization time

2.3 不同硫化温度对胶料力学性能的影响

拉伸试验是一种常用力学实验，由试验测定的曲线，可以经测试材料的抗拉强度，断裂伸长率等参数，不同的材料、在不同的测定条件，测定的应力-应变曲线不同。本试验就是通过改变橡胶硫化温度和硫化体系来比较抗拉强度的大小及断裂伸长率的变化趋势。

由表5可知多数硫化胶在180 ℃的抗拉强度要比170 ℃高，拉断伸长率有的还达到了500%以上，硬度也略有增加。可见温度升高，可以提高一定抗拉强度和拉断伸长率和硬度。这是因为温度升高，体系硫化程度加深了。

表5 温度对胶料力学性能的影响Table5 The influence of temperature on the rubber mechanical properties

表6 不同硫化体系硫化橡胶的力学性能Table 6 Mechanical properties of vulcanized rubber prepared by different vulcanization system

2.4 不同硫化体系对胶料力学性能的影响

由表6可知，硫化胶料性能较好是体系7和体系8。对比体系7和体系8,虽然体8的性能都比体系7好，但是体系8的硫化时间长，且硬度比不上体系7，所以体系7是氯丁橡胶理想硫化促进剂体系。

3 结 论

（1）硫化温度升高，硫化速度加快。

（2）在氯丁橡胶硫化促进剂体系中加入 1份NA-22、0.5份TMTD要比0.5份NA-22、0.5份DM获得更短的硫化时间。

（3）以4 份氧化镁、5 份氧化锌、1份NA-22、0.5份TMTD为氯丁橡胶的硫化体系,可使胶料具备较长焦烧时间、硫化速率快的特点,硫化胶的综合性能较好。

［1］蒋峰．耐热氯丁橡胶电缆护套配方研制[J].世界橡胶工艺，2004，31(6):23-26.

［2］谢遂志，刘登样，周鸣峦．橡胶工业手册第一分册：第六章氯丁橡胶[M].北京：化学工业出版社，1989-09:321-327.

［3］刘印文，刘振华.氯丁橡胶配合加工与应用[M]．北京：化学工业出版社，2002-01:24.

［4］张殿荣．橡胶基础知识：现代橡胶配方设计[M]. 第二版. 北京：化学工业出版社，2001-05.

Effect of Vulcanization Accelerator on Properties of Neoprene

JIN Yao-cheng1，HAN Xue1，LI Shuai-xiao2, CHEN Li-fei1
（ Shenyang NO.4 Rubber (Plant)Co.,Ltd., Liaoning Shenyang 110027, China）

Influence of different vulcanization accelerator and curing temperature on neoprene vulcanization and mechanical behavior was investigated. The results indicate that: curing time and scorch time of CR at 180 ℃ are shorter than that at 170 ℃ in the most of curing system. The shortest curing time and better mechanical property can be obtained when ZnO(5),MgO(4) , NA-22（1）, TMTD（0.5）and silica (40) treated with silane coupling agent KH550 are added.

Chloroprene rubber ; Vulcanization accelerator

TQ 330

A

1671-0460（2016）03-0514-03

2015-12-26

金耀程（1980-），男，辽宁省沈阳市人，工程师，2003年毕业于沈阳化工学院化学工程与工艺专业，研究方向：橡胶产品技术研发工作。E-mail：king163jin@163.com。