硫化剂DTDM对EPDM硫化胶性能的影响.doc

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1、硫化剂DTDM对EPDM硫化胶性能的影响DTDM在硫化温度下能分解出具有仲胺结构的吗啉基，具有防老剂的作用。由于DTDM的含硫量高，可以用作无硫黄配合体系中的硫化剂[1，2，3]。在硫化过程中，DTDM分解出活性硫，形成以双硫键为主的交联键，因而使硫化胶具有较好的耐热老化性能[4，5]。因为DTDM中的硫是结合硫，可以避免因配合量过高面引起制品“喷霜”的问题。然而，单独使用DTDM作硫化剂时，硫化速度慢[6，7]；当DTDM与少量的硫黄并用时，既能提高胶料的硫化速度，又能使硫化胶具有更好的物理机械性能[3]。EPDM是一种低不饱和度的合成橡胶，其主链是不含

2、双键的完全饱和的直链型结构，具有优异的耐臭氧性能、耐热老化性能[7、8]。引入了第三单体后，由于不饱和双键的存在，使得EPDM可以用硫黄化[7]。陈绮梅、缪桂绍等人对EPDM曾进行过常硫、半有效硫化体系的研究[9，10]，结果表明采用半有效硫化体系的EPDM硫化胶具有较好的热稳定性。本文主要研究S=0份、S=0.5份两种情况下硫化剂DTDM对EPDM硫化胶性能的影响。1.1主要原材料EPDM4045，第三单体为ENB，日本三井石油化学公司产品；DTDM，4，4‘-二硫化二吗啉，上海京海化工厂产品；其它配合剂均为橡胶工业使用国产原料。1.2仪器与设备XK—1

3、60开炼机，用于塑炼、混炼胶料；mm4130C型无转子硫化仪，用于测定混炼胶的硫化特性，选取t10为胶料的焦烧时间，t90为胶料的正硫化时间；XLB-D250KN油压平板硫化机，用于硫化试样，硫化压力为14.5MPa，硫化时间为t90，硫化温度为160OC；XXL-2500N材料拉力机，用于测定试样的力学性能；401型老化箱，用于试样的老化，老化条件为热空气中150OCX24h。1.3性能测试执行标准拉伸性能按GB/T528——92测定；硬度按GB/T531——92测定；热空气老化性能按GB3512——89测定。1.4硫化胶的交联密度的表征硫化胶的交联密度

4、用硫化胶对溶剂的溶胀度来表征，溶胀度的计算公式为：1.5硫化胶老化后性能保持率的计算公式2结果与讨论2.1DTDM对EPDM胶料硫化特性的影响2.1.1当S=0份时在无硫配合的情况下，不同硫化剂DTDM用量时，EPDM胶料的硫化特性如图1所示。由图1可见，随着DTDM用量的增加，EPDM胶料的焦烧时间逐渐增加，而且所有试样的焦烧时间都比较长。虽然DTDM用量增加，但几个试样的最大转矩值变化不大。从图1还可以看出，DTDM用量小于3份时，EPDM胶料的硫化速度基本一样；用量超过3份后，胶料的硫化速度明显降低。这可能是由于DTDM用量超过3份后过量，引起了DT

5、DM的副反应[5]，大大减少了参与橡胶交联反应的自由基数目，导致硫化速度的降低。综上所述，在无硫配合体系中，EPDM胶料中的DTDM的用量为3份为宜。2.1.2当S=0.5份时在硫黄量为0.5份的有效硫化体系中，不同DTDM用量的EPDM胶料的硫化特性如图2所示由图2可知，随着DTDM用的增大，EPDM胶料的焦烧时间也是逐渐增加的，但硫化速度比无硫情况下的快、转矩高。当DTDM用量超过2份后，EPDM胶料的硫化速度、最大转矩值呈现出减慢或下降的趋势。由于EPDM是低不饱和度的橡胶，在S=0.5份的配合下，DTDM用量超过2份后，可能引起了DTDM副反应的加

6、剧[5]，最终导致硫化速度的下降。由此可见，当S=0.5份时，EPDM胶料中DTDM用量为2份较为合适。2.2DTDM对EPDM硫化胶的交联密度的影响硫化胶的交联密度可以且硫化橡胶的溶胀度来表征：硫化胶的溶胀度越高，则它的交联密度越低；反则反之。对于S=0份、S=0.5份两种情况下，DTDM对EPDM胶料的溶胀度的影响如图3所示。由图3可知，无论S=0份还是=0.5份时，EPDM硫化胶的交联密度是随着DTDM用量的增加而增加，而且趋于一平衡值。当S=0份、DTDM用量为4份时，硫化胶的交联密度趋于一平衡值；当S=0.5份、DTDM用量为3份时，硫化胶的交联

7、密度同样趋于一平衡值。2.3DTDM对于EPDM硫化胶力学性能的影响 2.3.1当S=0份时  当S=0份时，DTDM对EPDM胶料的力学性能的影响如图4所示。由图4可以看出，在DTDM研究的用量范围内，随着其用量的增加，EPDM硫化胶的拉伸强度、拉断伸长率随之而下降，硬度略有升高。硫化胶的拉伸强度、拉断伸长率在DTDM用量为3份前下降急剧；在DTDM用量超过3份后，则下降缓慢，胶料的永久变形趋于稳定。这可能是由于在无硫硫化体系中，DTDM使硫化胶含有高比例的——S2——键[5],缺乏了使应力分散的弱键——SX——[11]。随着交联程度的加深，这种应力不均

8、匀性加剧，造成硫化胶在较小的外力作用下拉断。由此可见，在S=0份条