抗硫化返原剂1,6-双(N,N′-二苄基硫代氨基甲酰二硫)己烷在NR配方中的应用研究

樊俊丽，罗秀娟，郭巧静

(山西省化工研究所(有限公司)，山西 晋中 030600)

0 引言

由于天然橡胶具有良好的物理性能，因此被广泛应用于各种橡胶制品[1]。但是，天然橡胶在高温硫化或者厌氧条件下，易发生硫化返原现象，即多硫交联键断裂，交联密度下降，使用性能变差[2]。为了减小天然橡胶硫化返原现象的发生，可以采用有效硫化体系、半有效硫化体系等手段，但是这种方法有损胶料的焦烧安全性和强度等性能[3-6]。此外，通过添加抗硫化返原剂也可以有效地防止天然橡胶的硫化返原[7]。1,6-双(N,N′-二苄基硫代氨基甲酰二硫)己烷是一种新型的具有双官能团的绿色橡胶助剂[8]。本文以传统硫化体系和半有效硫化体系为参照，采用自制的1,6-双(N,N′-二苄基硫代氨基甲酰二硫)己烷，讨论了3种体系下胶料的硫化返原现象，并对其相应的物理性能做了测试。1,6-双(N,N′-二苄基硫代氨基甲酰二硫)己烷的分子结构式如下：

1 实验部分

1.1 实验材料

天然橡胶，牌号1#，泰国产品；硬脂酸，工业级，上海倍特化工有限公司；氧化锌，工业级，郑州圣丹利化工产品有限公司；炭黑，N330，天津海豚炭黑有限公司产品；石蜡，工业级，中国石油天然气股份有限公司；PPD，工业级，山东优索化工科技有限公司；TMQ，工业级，河南开仑化工有限责任公司；CBS，工业级，青岛金兰化工有限公司；硫黄，工业级，郑州市荣茂净水材料有限公司；9188，实验室自制。

1.2 实验仪器与设备

双辊开炼机，X(S)K-400，无锡第一橡塑机械公司；无转子硫化仪，MZ-4010B，江苏明珠试验有限公司；微型控制电子万能试验机，WDW-500E，济南时代试金仪器有限公司。

1.3 胶料配方

胶料配方(质量分数)：NR 100，硬脂酸 1，氧化锌 5，炭黑 50，石蜡1，PDD 1，TMQ 1，CBS 1.5，1号样为传统硫化体系，硫黄用量2.5；2号样为半有效硫化体系，硫黄用量1.5；3号样为9188硫化体系，硫黄用量为0.5，9188用量为2.5。

1.4 试样制备

按照1.3中的胶料配方称取好炼胶所需原材料，按照该顺序(生胶→炭黑→氧化锌→硬脂酸→CBS→PPD→TMQ→石蜡→硫黄→9188)进行加料，然后在双辊开炼机上对其进行塑炼和混练。再在150 ℃和180 ℃的条件下在平板硫化机上对其进行硫化。

2 结果与讨论

2.1 硫化特性

三种硫化体系对天然橡胶的硫化特性的影响如图1、图2所示。

图1为150 ℃下，传统硫化体、半有效硫化体系、9188硫化体系流变仪曲线的对比图。从图1中可以明显看出9188体系的优异性能，硫化18 min后含有9188胶料的流变仪扭矩还在持续增大，且当硫化达到90 min时，该体系还没有出现硫化返原的现象。而传统硫化体系与半有效硫化体系胶料的流变仪扭矩在硫化时间为18 min时已经下降，出现明显的硫化返原。

图1 150 ℃下胶料的硫化曲线

图2为三种硫化体系胶料在180 ℃高温硫化下的流变仪曲线的对比图。

图2 180 ℃下胶料的硫化曲线

从图2中可以看出，短时间内，传统硫化体系和半有效硫化体系的流变仪扭矩急剧下降，出现硫化返原现象，而含有9188的硫化体系，其流变仪扭矩只是略有降低。

2.2 胶料的物理性能

150 ℃硫化条件下，三种体系硫化胶的物理性能如表1所示。

从表1中可以明显看出，与传统硫化体系和半有效硫化体系相比，含有1,6-双(N,N′-二苄基硫代氨基甲酰二硫)己烷的硫化胶胶料的邵尔硬度、100%定伸应力和300%的定伸应力、撕裂强度均有了一定的提高。且在空气中热老化后，其相应的邵尔A硬度与定伸应力都有了相应的提高。含有1,6-双(N,N′-二苄基硫代氨基甲酰二硫)己烷体系的胶料的拉断永久变形降至5%，且在空气中热老化后的拉断永久变形保持不变。充分说明了1,6-双(N,N′-二苄基硫代氨基甲酰二硫)己烷的引入，提高了天然橡胶胶料的物理机械性能。

表1 胶料的物理机械性能

3 结论

通过对其高温长时间硫化曲线的测定，表明制备的9188具有较好的抗硫化返原性。通过对其物理性能进行分析表明，9188硫化体系的胶料具有良好的动态性能和抗热老化性。