氯丁橡胶耐热性能研究

孙明祺，邢家富

（中国科学院沈阳自动化研究所 辽宁 沈阳 110016）

1 实验

1.1 原材料

实验过程选择用到的原材料为三种型号，这三种分别是DCR-40A、TBD-102、CR322的氯丁橡胶，橡胶生产公司为山西合成橡胶集团有限责任公司；选择了日本电气化学有限公司生产的型号为PS40A和SN121的氯丁橡胶；选择南通新长化学有限公司生产的型号为445的防老剂，由宿迁华星化学有限公司生产的防老剂ODA、防老剂TPPD以及硫化剂PDM；选择昆山海丽化学有限公司生产的氧化镁作为活性剂，吸碘值150～180mg/g和间接法氧化锌，质量分数在99.7。

试验配方（质量份）：氯丁橡胶，100phr；炭黑N550，50phr；氧化镁，4phr；硬脂酸，1phr；增塑剂DOP，5phr；防老剂ODA，4phr；氧化锌，5phr；促进剂NA-22，0.6phr。

1.2 主要仪器设备

实验主要用到的仪器设备包括以下几部分：由上海科创橡塑机械设备有限公司制造的型号为XSM-1/10-120的1L密炼机；由由营口粮食机械有限公司生产制造的型号为XK-160-320的开炼机；由青岛嘉瑞橡胶机械有限公司生产制造的型号为XLB-50T的50T平板硫化机；由上海德杰橡胶机械有限公司生产制造的无转子硫化仪（MDR-2000型）、电子拉力试验机（PDL-5000型）、老化试验箱（4010B-A型）；由苏江都精密试验机厂生产制造的频率为300r/min的疲劳龟裂试验机。

1.3 试样制备

将氯丁橡胶的生胶块投入到开炼机上进行3min左右时间的塑炼过程，完成塑炼以后要下片投入到1L密炼机中去，接下来需要在密炼机中依次序加入试剂，试剂包括氧化镁试剂、硬脂酸试剂、防老剂ODA试剂、炭黑N55O试剂及增塑剂DOP，加入进去以后等混炼室温度达到了85℃，达到这一条件以后在开展排胶工作，开展排胶工作之前1分钟的时候要将促进剂NA-22、氧化锌投入进去，制作生成混炼胶。放置16小时以后进行反炼对混炼胶进行160℃硫化特性测试，选择测试仪器为无转子硫化仪，将工艺正硫化时间（t90）进行确定；开展硫化试样工作要用到平板硫化机，硫化条件要求设定在160℃×（t90+3min）。

2 结果与讨论

2.1 生胶对耐热性能的影响

通过对5种氯丁橡胶进行试验，试验内容为老化前后性能试验，实验数据如下表所示。将获得的对比结果进行展示能够看出，老化以后的五种氯丁橡胶硫化胶，在拉伸强度变化率、硬度变化值两数据方面没有较大的变化幅度，前两种存在较大差异的拉断伸长率，五种氯丁橡胶中型号为CR322和DCR-40A的拉断伸长率存在较小的差异。

表 5种CR橡胶老化前后性能对比结果

拉断伸长率这一数值的变化可以有效的反映出硫化胶的耐热老化性能，根据实验获得的数据还可以了解到，5种氯丁橡胶老化前后屈挠疲劳性能从小到大依次是 CR322、SN121、TBD-102、PS40A、DCR-40A；老化后屈挠疲劳性能从小到大依次是SN121、PS40A、CR322、TBD-102、DCR-40A。由实验获得的数据能够看出CR322老化前屈挠疲劳性能是其中相对较差的，但是老化后性能却有了增加。分析其原因可能是它属于混合型的氯丁橡胶，老化性能比较优异，通常会选择硫调型CR。

2.2 防老体系对耐热性能的影响

对于4种氯丁橡胶的性能在老化前拉伸强度和硬度相差较小情形的，老化以后通过开展配方2#的硫化胶以及配方4#的硫化胶，实验时间经过10分钟以后能够了解到拉伸强度和拉断伸长率并无特别明显的变化。经过比对能够看出配方2#硫化胶的屈挠疲劳性能较好时段为老化前，而配方4#硫化胶的屈挠疲劳性能较好时段为老化后。分析其主要原因是材料中添加了防老剂ODA、防老剂TPPD，添加试剂以后的氯丁橡胶防热氧老化效果有了明显的进步；通过加入相关试剂以后，氯丁橡胶的性能有了更加明显的进步，防热氧老化效果增强的同时借助防老剂MB的金属钝化剂效果，使得硫化胶屈挠疲劳性能得到了明显的提高。因此，对于氯丁橡胶来讲要想提高热氧防护应该添加耐高温裂解的防老剂。

2.3 硫化体系对耐热性能的影响

通过在实验过程中加入PDM，能够看出胶料的焦烧时间有了非常明显的延长，硫化速度也有较为明显的放缓。

通过增加PDM的用量以后使得胶料的耐老化性能有了明显提升。受到自由基影响PDM的活性有了提高，这一材料经常会在饱和橡胶硫化体系用来作为交联助剂，能够很好地改善硫化胶的综合性能。

3 结语

型号为CR322和DCR-40A的氯丁橡胶在老化后的拉断伸长率比较小；而CR322在老化后耐屈挠疲劳性能还是非常的优良。在防止氯丁橡胶的老化方面通过添加防老剂ODA/防老剂445/防老剂MB能够起到很好地效果，其次是防老剂ODA/防老剂TPPD的配用。