天然橡膠疲勞性能的配方與工藝研究.pdf

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1、第36卷第12期世界橡膠工業(yè)Vo.l36No.12:12~152009年12月WorldRubberIndustryDec.2009天然橡膠疲勞性能的配方與工藝研究陳兵勇,王煒,王凡,魏榮梅(襄樊航天化學(xué)動力總公司,湖北襄樊441003)摘要:研究了配方及加工工藝對天然橡膠疲勞性能的影響。結(jié)果表明:1)硫化體系對硫化膠疲勞壽命有顯著影響,普通硫化體系抗疲勞性能最好,有效硫化體系抗疲勞性能最差;2)加入增硬劑可獲得流動性好、疲勞性能優(yōu)異的高硬度天然橡膠膠料;3)加工工藝對橡膠材料疲勞性能影響顯著,采用密煉工藝,以升華硫磺替代沉淀硫磺,同

2、時在膠料中加入適量的分散劑,可明顯改善膠料中炭黑和配合劑的分散性,提高橡膠硫化制品的抗疲勞性能。關(guān)鍵詞:疲勞性能;硫化體系;增硬劑中圖分類號:TQ332文獻標識碼:B文章編號:1671-8232(2009)12-0012-04劑總廠產(chǎn);粘合劑RA、RS,浙江黃巖東海化工0前言廠產(chǎn);烷基酚醛樹脂和促進劑H,上海景惠化工有限公司產(chǎn)。其他為市售工業(yè)級產(chǎn)品。目前,減震橡膠制品已廣泛被應(yīng)用于機械、1.2基本配方電子、航空航天等各個領(lǐng)域,對儀器、設(shè)備、動力NR100,YS(硬脂酸)2.5,ZnO5,防老劑裝置的減振降噪發(fā)揮著極其重要的作用。然D2

3、,古馬隆2,N33065,CZ1.2,M1.0,S2.0。而,在動態(tài)使用條件下,橡膠制品很容易發(fā)生疲1.3性能測試勞破壞。橡膠制品由于老化而失去功效是其在各項性能均按相應(yīng)國家標準進行測定。實際使用過程中的一個必然結(jié)果,橡膠的疲勞破壞也是其老化現(xiàn)象中的一種形式,它是指橡2結(jié)果與討論膠制品在受到某種頻率和周期應(yīng)力的作用下,橡膠材料的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而出現(xiàn)的破壞現(xiàn)2.1硫化體系的影響象。橡膠的抗疲勞性能對于反復(fù)受到應(yīng)力作用有研究結(jié)果顯示,當硫磺與促進劑的比例的減震彈性元件來說是一項極為重要的性能,為1B1.7時,橡膠的結(jié)晶能力與交聯(lián)鍵中多硫

4、它直接關(guān)系到減振功能失效與否和機車、車輛[1]鍵含量可達到最佳平衡點,此時天然橡膠的安全運行狀況。所以,為了保證橡膠制品使用疲勞性能最佳。在前人研究的基礎(chǔ)上,本課題時的安全性和可靠性,對橡膠的抗動態(tài)疲勞性開展了硫化體系對天然橡膠疲勞性能影響的研能的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。究。表1的數(shù)據(jù)表明:橡膠硫化體系對硫化膠1實驗疲勞壽命有顯著影響,橡膠大分子鏈中的化學(xué)鍵斷裂是造成動態(tài)疲勞破壞的主要原因。在普1.1主要原材料通硫化體系、半有效硫化體系、有效硫化體系三高苯乙烯橡膠,牌號ZHS-860,山東齊魯石者中,多硫鍵占大多數(shù)的普通硫化體系抗

5、疲勞化公司產(chǎn);天然橡膠,3號煙片膠,泰國產(chǎn);快壓性能最好,單硫鍵占大多數(shù)的有效硫化體系抗出炭黑,上?？ú┨毓井a(chǎn);促進劑CZ,東北助疲勞性能最差。這可以從硫化膠交聯(lián)鍵的疲勞斷裂特性上作出解釋:有效硫化體系的斷裂主要作者簡介:陳兵勇(1975-),男,湖北天門人,碩士,主要從事橡發(fā)生在C-S鍵上,單硫鍵鍵能是284.7kJ/mo,l膠減震制品開發(fā)工作,已發(fā)表論文4篇。普通硫化體系的疲勞破壞主要是由于S-S鍵第36卷第12期陳兵勇,等.天然橡膠疲勞性能的配方與工藝研究#13#之間的斷裂,鍵能小于268kJ/mo,l雖然多硫鍵的化學(xué)交聯(lián)鍵,

6、這種能力可以導(dǎo)致交聯(lián)鍵重排鍵能低,在外力作用下容易發(fā)生鍵的斷裂,但是和應(yīng)力重新分配。因此其破壞點的形成就比較多硫鍵斷裂后,由于它存在具有反應(yīng)活性的自緩慢,在宏觀上裂紋出現(xiàn)得也比較遲,因此它表由基比較多,而且化學(xué)鍵能又比較低,多硫交聯(lián)現(xiàn)出的耐動態(tài)疲勞性能也較好。鍵在應(yīng)力作用下會發(fā)生斷裂并隨之重新合成新表1橡膠硫化體系對伸張疲勞性能的影響12345有效硫化體系半有效硫化體系普通硫化體系硫化體系CZ+M+SCZ+M+SCZ+M+SCZ+M+SCZ+S1.5B1.2B0.81.2B1.2B1.01.5B1.2B2.00.8B0.75B2.71

7、.5B2.6交聯(lián)鍵類型C-SC-S、S-SS-SS-SS-S硫化條件147e@5min147e@8min147e@10min147e@12min147e@15min邵氏A硬度8080757878300%定伸強度/MPa1716.313.316.818.3力學(xué)性能拉斷強度/MPa19.120.517.617.720.3伸長率/%384516444320350疲勞性能(伸張比300%)/萬次5.86.88.27.37.2在天然橡膠配方中,調(diào)節(jié)硫磺與促進劑用2.2填充體系的影響量的比例可以調(diào)節(jié)多硫鍵的比例,實驗采用CZ不同粒徑炭黑對天然橡膠

8、硫化膠疲勞壽命+M+S(1.5B1.2B2.0)配合,達到了較好效果。的影響見表2所示。表2填充體系對硫化膠疲勞壽命的影響12345硫化體系N220N330N550N770噴霧炭黑填充量/份606567110113邵氏A