天然橡胶硫化动力学研究

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1、弹性体2009210225195:11〜13研究•开发CHINAELASTOMERICS天然橡胶硫化动力学研究3侯婷婷钟杰平33李思东广东海洋大学理学院广东湛江524088要配方摘：采用硫化仪测定了2种不同凝固工艺的天然橡胶NR的硫化过程探讨了制胶工艺、和温度对硫化动力学参数的影响。研究结果发现随着温度的上升硫化速率常数迅速上升。在纯胶体系屮微生物凝固胶的活化能高于酸凝I古I胶。当加入炭黑后酸凝I古I胶的活化能升高而微生物凝I古I胶的活化能下降。关键词：硫化天然橡胶动力学活化能中图分类号：TQ331

2、.2文献标识码：A文章编号：10052317420090520011203硫化是橡胶加工的关键步骤有关橡胶硫化1.2试样制备的研究一直是橡胶科学重要的研究课题之1.2.1醋酸凝固天然橡胶一1〜3。橡胶的硫化反应分为3个阶段即诱导无氨鲜天然胶乳按干胶质量的0.4计算交联期和过硫期4o其中交联期分为热硫化期、加入质量分数为2的醋酸进行凝固在茂名农阶段和平坦硫化阶段5o在橡胶硫化阶段橡胶大分子间发牛交联反应放出大量的热并形成致垦局曙光农场胶厂的标准胶生产线上进行纟刍片、密的网状结构从而赋予橡胶材料良好的弹

3、性。干燥造粒、。橡胶的硫化是一个非常复杂的过程。一方面多1.2.2微生物凝固天然橡胶个化学反应同时进行体系会有大量的热量放出无氨鲜天然胶乳室温下自然微生物凝固熟化另一方面橡胶材料的流变特性发牛质的变化。3d在茂名农垦局曙光农场胶厂的标准胶牛产线鉴于此人们分别尝试从热量的角度如DSC和造粒干燥上进行纟刍片、、。模量的角度如硫化仪來研究硫化动力学过程。1.3硫化本文采用硫化仪來研究2种天然橡胶NR在不同温度下的硫化特性研究硫化动力学参数的变1.3.1胶料配方化规律并探讨炭黑对2种橡胶硫化的活化能的纯胶配

4、方:NR100g氧化锌6g硫磺3.5g影响规律。硬脂酸0.5g促进剂M0.5go1实验部分炭黑胶配方:NR100g氧化锌5g硫磺2.35g硬脂酸2g促进剂NS0.7g高耐磨炭黑3.5go1.1原材料1.3.2硫化实验无氨鲜天然胶乳：干胶质量分数为25茂名农垦局曙光农场生产醋酸:CP级其它配合剂采用无锡市蠡园电子化工设备厂生产的和助剂为市售工业品。ODR2100E型硫化仪按GB/T16584—1996标收稿日期:2009-04-28准测试测试条件为：转子摆动频率117Hz转子作者简介：侯婷婷1983・

5、女安徽砺山人讲师主要从事天然橡胶方面的研究工作。摆动角度1。温度分别为1401501601701803基金项目：国家自然科学基金资助项目50573064国家自然科学基金资助项目50773013广东省科技计划190°C。图1分别给出了酸凝固天然橡胶和微牛项目2007A020200006・1633通讯联系人物凝固天然橡胶的硫化曲线。・12・性体弹第19卷2热硫化动力学用硫化仪研究橡胶硫化反应动力学其反应速率方程可以表示为4:nVMH・Mt/dtk1式中：MH为最大转矩Mt为硫化时间t时的转矩k为反应速率

6、常数n为反应级数。一般说来在热硫化阶段nI积分I式可得：InMH・MtB・kt2式中：B为常数。用式2对图1中的数据进行分析结果列于表1中。在表1中R和K分别为相关系数和速率常数。艸R均大于0.98这表明所有样品在5个温度下均能很好地符合式2。此^随着温度的上升所有硫化速率常数均迅速上升。与酸凝固胶相比微生物胶的速率较大。加入炭黑后胶样的速率常数均显著提高但炭黑对酸凝I古I胶的硫化速率提高更显著。表1不同胶样的硫化动力学参数胶样T/KBkR纯胶・酸凝固4131.40720.1207・0・993842

7、31.30180・1721・0.98964331.35130.3279-0.99434431.25780.5061・0.99454531.57311.1467-0.9945纯胶-微生物4131.85600.1795・0.99664231.87380.3440・0.99754331.92830.6430・0.99864432.11381・2763・0・99744532.68942.6278・0・9968炭黑-酸凝固4133.73770.1869・0.99994233.72070.3648・0.9993

8、4333.67940.6780-0.99874433.63941.2512-0.99464533.95562.6154・0.9952炭黑・微生物4133.18310.2086・0.99974233.28080.4268・0.99944333.27200.7991・0.99504433.37601.4326-0.99894533.80212.6381-0.98743硫化热力学根据阿仑尼乌斯公式34:InkInA-Ea/RT3图1在不同温度下的硫化曲线NR式中：k是反应速