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1、第36卷第12期世界橡胶工业Vo.l36No.12:12~152009年12月WorldRubberIndustryDec.2009天然橡胶疲劳性能的配方与工艺研究陈兵勇,王炜,王凡,魏荣梅(襄樊航天化学动力总公司,湖北襄樊441003)摘要:研究了配方及加工工艺对天然橡胶疲劳性能的影响。结果表明:1)硫化体系对硫化胶疲劳寿命有显著影响,普通硫化体系抗疲劳性能最好,有效硫化体系抗疲劳性能最差;2)加入增硬剂可获得流动性好、疲劳性能优异的高硬度天然橡胶胶料;3)加工工艺对橡胶材料疲劳性能影响显著,采用密炼工艺,以升华硫磺替代沉淀硫磺,同
2、时在胶料中加入适量的分散剂,可明显改善胶料中炭黑和配合剂的分散性,提高橡胶硫化制品的抗疲劳性能。关键词:疲劳性能;硫化体系;增硬剂中图分类号:TQ332文献标识码:B文章编号:1671-8232(2009)12-0012-04剂总厂产;粘合剂RA、RS,浙江黄岩东海化工0前言厂产;烷基酚醛树脂和促进剂H,上海景惠化工有限公司产。其他为市售工业级产品。目前,减震橡胶制品已广泛被应用于机械、1.2基本配方电子、航空航天等各个领域,对仪器、设备、动力NR100,YS(硬脂酸)2.5,ZnO5,防老剂装置的减振降噪发挥着极其重要的作用。然D2
3、,古马隆2,N33065,CZ1.2,M1.0,S2.0。而,在动态使用条件下,橡胶制品很容易发生疲1.3性能测试劳破坏。橡胶制品由于老化而失去功效是其在各项性能均按相应国家标准进行测定。实际使用过程中的一个必然结果,橡胶的疲劳破坏也是其老化现象中的一种形式,它是指橡2结果与讨论胶制品在受到某种频率和周期应力的作用下,橡胶材料的分子结构发生改变而出现的破坏现2.1硫化体系的影响象。橡胶的抗疲劳性能对于反复受到应力作用有研究结果显示,当硫磺与促进剂的比例的减震弹性元件来说是一项极为重要的性能,为1B1.7时,橡胶的结晶能力与交联键中多硫
4、它直接关系到减振功能失效与否和机车、车辆[1]键含量可达到最佳平衡点,此时天然橡胶的安全运行状况。所以,为了保证橡胶制品使用疲劳性能最佳。在前人研究的基础上,本课题时的安全性和可靠性,对橡胶的抗动态疲劳性开展了硫化体系对天然橡胶疲劳性能影响的研能的研究具有非常重要的现实意义。究。表1的数据表明:橡胶硫化体系对硫化胶1实验疲劳寿命有显著影响,橡胶大分子链中的化学键断裂是造成动态疲劳破坏的主要原因。在普1.1主要原材料通硫化体系、半有效硫化体系、有效硫化体系三高苯乙烯橡胶,牌号ZHS-860,山东齐鲁石者中,多硫键占大多数的普通硫化体系抗
5、疲劳化公司产;天然橡胶,3号烟片胶,泰国产;快压性能最好,单硫键占大多数的有效硫化体系抗出炭黑,上海卡博特公司产;促进剂CZ,东北助疲劳性能最差。这可以从硫化胶交联键的疲劳断裂特性上作出解释:有效硫化体系的断裂主要作者简介:陈兵勇(1975-),男,湖北天门人,硕士,主要从事橡发生在C-S键上,单硫键键能是284.7kJ/mo,l胶减震制品开发工作,已发表论文4篇。普通硫化体系的疲劳破坏主要是由于S-S键第36卷第12期陈兵勇,等.天然橡胶疲劳性能的配方与工艺研究#13#之间的断裂,键能小于268kJ/mo,l虽然多硫键的化学交联键,
6、这种能力可以导致交联键重排键能低,在外力作用下容易发生键的断裂,但是和应力重新分配。因此其破坏点的形成就比较多硫键断裂后,由于它存在具有反应活性的自缓慢,在宏观上裂纹出现得也比较迟,因此它表由基比较多,而且化学键能又比较低,多硫交联现出的耐动态疲劳性能也较好。键在应力作用下会发生断裂并随之重新合成新表1橡胶硫化体系对伸张疲劳性能的影响12345有效硫化体系半有效硫化体系普通硫化体系硫化体系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交联键类型C-SC-S、S-SS-SS-SS-S硫化条件147e@5min147e@8min147e@10min147e@12min147e@15min邵氏A硬度8080757878300%定伸强度/MPa1716.313.316.818.3力学性能拉断强度/MPa19.120.517.617.720.3伸长率/%384516444320350疲劳性能(伸张比300%)/万次5.86.88.27.37.2在天然橡胶配方中,调节硫磺与促进剂用2.2填充体系的影响量的比例可以调节多硫键的比例,实验采用CZ不同粒径炭黑对天然橡胶
8、硫化胶疲劳寿命+M+S(1.5B1.2B2.0)配合,达到了较好效果。的影响见表2所示。表2填充体系对硫化胶疲劳寿命的影响12345硫化体系N220N330N550N770喷雾炭黑填充量/份606567110113邵氏A
