高活性氧化鎂RA-150對氯丁膠硫化性能的影響

姬燕飛

（天津市橡膠工業(yè)研究所有限公司，天津，300384）

氯丁橡膠由美國杜邦公司于1931年實現(xiàn)工業(yè)化，截止到2010年底，我國氯丁膠總產能約為8.3萬噸。目前國內主要生產廠家為山西合成橡膠集團有限公司約占市場份額的2/3；長壽化工與山西長治霍家工業(yè)組成的山西霍家長化合成橡膠有限公司(原重慶長壽化工)的產品約占1/3①。氯丁膠具有很好的力學性能，廣泛運用于制鞋、膠粘劑和電線電纜等領域；由于其良好的耐老化耐介質性能，在公路填縫材料、橋梁支座和工業(yè)儲罐的防腐襯里制品應用廣泛。氯丁膠不能用硫磺硫化體系硫化，而用金屬氧化物硫化，一般使用氧化鋅5份，氧化鎂4份，對于非硫調型的膠種常用硫脲類促進劑調節(jié)硫化速度如NA-22②。氯丁橡膠加氧化鎂使溫度50℃為宜，若低溫混煉氧化鎂容易結塊，由于加工過程中氯丁膠有粘輥現(xiàn)象，可加一些石蠟、凡士林等潤滑劑解決③。

1、試驗部分

1.1 主要原材料及設備

CR121、CR232山納合成橡膠有限責任公司，BR9000北京燕山石化，SBR1502吉林化工有限公司，活性氧化鎂以色列ICL集團下屬DSP公司，氧化鎂上海敦煌化工廠，DM 天津市有機化工一廠，防A天津科邁化工股份有限公司，微晶蠟河北滄州森林蠟業(yè)，硬脂酸博興華潤油脂，N660/N330天津卡博特，DOP工業(yè)級，白炭黑青島羅地亞公司，Si-69南京晶寧偶聯(lián)劑公司產品，氧化鋅大連氧化鋅廠，專用防焦劑CR-X。

6吋開煉機； 650千牛電熱平板硫化機 上海西偉馬利橡膠設備有限公司；1000千牛電子拉力試驗機 長春科新儀器設備有限公司；標準試片硫化模具。

1.2 試樣制備

表一 配方膠料的配合劑用量情況

其他組分為防老劑 A，微晶蠟，硬脂酸，促進劑DM。

混煉膠及試片硫化 先將氯丁膠進行塑煉10遍，標準配方比例進行小試配方配料，在6吋開煉機上進行混煉，不同膠種摻用的先將膠料進行混合均勻，輥溫50±5℃，依次加入氧化鎂，促進劑 DM、防老劑，炭黑增塑劑，清盤兩次，左右割刀各 3次，將藥粉混煉均勻后加入氧化鋅和NA-22，有粘合劑的與氧化鋅同時加料，混煉均勻薄通三包兩卷，下片。停放12小時以上進行試片硫化。硫化條件：151℃×(T90+5min)。

1.3 分析與測試

力學性能參照 GB/T533-2009長春科新儀器設備有限公司1000千牛電子拉力試驗機測試，硬度參照 GB/T 531.1-2008上海六菱儀器廠生產LX-3型邵爾硬度計測試邵A硬度，門尼粘度參照GB/T 1232.1-2000使用日本島津門尼粘度計測試，門尼焦燒參照GB/T 1233-2008，與金屬粘合強度參照GB/T 7760-2003英國Instron萬能材料試驗機材料試驗機。

2、結果與討論

2.1 活性氧化鎂對不同膠種體系T10的影響

下表為配方的硫化儀參數(shù)：

表二 配方膠料的硫化儀

氯丁橡膠硫化對溫度敏感所以制品硫化成型前必須有充分的遲延時間以便于混煉、壓延、壓出及模壓時流動充模。在氯丁橡膠配方體系中T10直接關系膠料加工儲運過程的安全問題，所以要考慮膠料有恰當?shù)慕篃龝r間。由上表看出 CR232的焦燒時間明顯比CR121的時間短，一般CR232的T10為3min左右，而CR121膠料配方則是6min以上，為 CR232配方的兩倍時間；從扭矩看，CR121系列要比CR232扭矩高說明交聯(lián)程度高，加了高活性氧化鎂的配方T10明顯延長，說明高活性氧化鎂較普通氧化鎂能延長膠料焦燒時間，具備更佳的加工安全性。從T90參數(shù)看加入高活性氧化鎂的配方硫化速度要比普通氧化鎂的時間短，說明活性氧化鎂能增加CR232配方的硫化速度。

下表為配方膠料的門尼粘度和大轉子門尼焦燒試驗數(shù)據(jù)：

表三 配方膠料的門尼粘度和焦燒性能

圖1 配方T10分布情況圖

CR121大轉子門尼焦燒時間比 CR232長很多，門尼粘度差別不大，活性氧化鎂作用于硫調型的安全性能要比非硫調型好。

2.2 活性氧化鎂對硫化膠強伸性能的影響

生膠強伸性能較差，一般需進行硫化使其具備一定的強伸性能方可使用。而氯丁橡膠的硫化劑為金屬氧化物，金屬氧化物表面活性基團的多少跟活躍程度直接影響啊膠料內部分子結構的交聯(lián)程度，直觀表現(xiàn)為膠料的拉伸強度的大小。

表四 配方膠料的強伸性能

從表四看出硬度除MH5-1外都與預測值相差不大；CR232比CR121拉伸強度高4Mpa左右、扯斷伸長率大100%，但均超過預測值，說明高活性氧化鎂作用于非硫調型的氯丁橡膠產生的交聯(lián)密度和交聯(lián)鍵的鍵能大于硫調型氯丁膠。膠料扯斷永久變形相差不大。

圖2 配方扯斷強度分布情況圖

3 結論

通過試驗數(shù)據(jù)分析得出結論在硫調型氯丁橡膠配方中活性氧化鎂的加入可以比非硫調型橡膠有較長 T10，加工儲運安全性好。所有配方均能達到預計指標性能要求，但開煉機混煉過程中硫調型膠料輥溫超過60℃就出現(xiàn)粘輥現(xiàn)象。通過與金屬的粘接強度看CR121并用BR9000粘合強度最好達到14.4KN/m，單純CR121只在8.9 KN/m，并用SBR1502粘合強度12 KN/m，因此從粘合強度情況看CR/BR＞CR/SBR＞CR。

綜上。高活性氧化鎂較普通氧化鎂能增強氯丁膠料的強度和加工安全性。建議在附加值高的產品上以高活性氧化鎂代替普通氧化鎂。加入活性氧化鎂后能夠縮短正硫化時間提高勞動生產率、降低單位能耗，具有良好的經濟效益。