甲基丙烯酸锌用作丁腈橡胶过氧化物硫化活性剂的研究
2015-12-22王惠中编译
王惠中 编译
甲基丙烯酸锌用作丁腈橡胶过氧化物硫化活性剂的研究
王惠中 编译
研究了用甲基丙烯酸锌取代锌白用作丁腈橡胶硫化活性剂的可能性。试验表明,用2份甲基丙烯酸锌取代5份锌白,丁腈橡胶可获得高的弹性强度指标。
甲基丙烯酸锌;丁腈橡胶;活性剂;弹性强度
丁腈橡胶(NBR)具有优良的使用性能,因此,常被用作在高温的腐蚀性介质(石油、冷凝气体、钻探泥浆等)中工作的垫衬部件的橡胶原材料。这种垫衬部件系用于装填设备套管的密封,它们应该具有较高的弹性强度特性。温度高于100 ℃,丁腈橡胶的强度指标会急剧降低,其工作状态令人失望,这是丁腈橡胶的一大缺点。在橡胶配方中引入胺类和酚类混合的热稳定剂、精选过的硫化剂和填料,就可以提高硫化胶在腐蚀性介质中的耐高温性。
在以前发表的文献中,谈到了用甲基丙烯酸的锌盐作为橡胶硫化活性剂的有效性。用锌盐完全取代锌白,可增加交联键的密度,改善诸如拉伸强度、弹性模量和其他力学性能等硫化胶的特性。因此,为了提高丁腈橡胶的弹性强度指标,文中研究了采用甲基丙烯酸锌作为过氧化物硫化的活性剂,来取代锌白的可能性。СКН-26СМ丁腈橡胶中含有锌白、BC-FF перкадокс(过氧化物硫化剂)、炭黑П803、防老剂、增塑剂和防焦剂。为了研究胶料的硫化特性和硫化胶的各项性能,在实验室里制备了4组胶料:含有5质量分锌白的对照胶料,以及含有5、2和10质量份甲基丙烯酸锌的试验用胶料。制备试验用胶料时,在混合一开始,就把甲基丙烯酸锌加入到橡胶基质中。按照现行标准,研究分析了4组橡胶胶料及其硫化胶的塑弹性能和力学性能。甲基丙烯酸锌对胶料硫化动力学的影响研究结果列于表1。
表1 含有锌白和甲基丙烯酸锌的СКН-26СМ丁腈橡胶胶料的塑弹性指标之比较
由表1可知,用甲基丙烯酸锌取代锌白,对胶料塑弹性能的影响不大,即120 ℃下焦烧起步时间和150 ℃下正硫化时间均有减少,而硫化速率却有所提高。在这种情况下,120 ℃下的初始(最高)和最低黏度实际上分别为80和65。图1示出了甲基丙烯酸锌对橡胶拉伸强度的影响和经腐蚀性介质作用(125 ℃热空气和СЖР-3)之后这一指标的变化情况。
图1 甲基丙烯酸锌对硫化胶在空气中老化前(a)和老化后(б),以及在125 ℃下于СЖР-3(в)中浸渍后对其拉伸强度的影响
从图1得知,与锌白相比较,甲基丙烯酸锌更加有助于橡胶在高温的腐蚀性介质中老化后,继续保持其弹性强度性能。硫化胶在125 ℃的热空气中停放24 h后测定的压缩永久变形不超过10.8%,与对照橡胶相比,变化不大(9.6%)。甲基丙烯酸锌对硫化胶硬度和撕裂强度的影响列于表2。
由表2得出,与锌白比较,甲基丙烯酸锌并未大大提高硫化胶的撕裂强度和硬度。含甲基丙烯酸锌的硫化胶的高弹性强度指标有助于保持密封性能,在不同温度下使用可防止盘根套管衬垫部件的破损。甲基丙烯酸锌对橡胶弹性强度特性的良好作用证明,聚合物基质的空间网络结构发生了变化,这是由于在胶料硫化过程中,перкадокс BC-FF完全分解(在甲基丙烯酸锌的作用下)以及C-C键数量增加的缘故。
表2 甲基丙烯酸锌对硫化胶硬度和撕裂强度的影响
综上所述,甲基丙烯酸锌可以取代锌白,用作过氧化物硫化的丁腈橡胶活性剂。该丁腈橡胶可以在100 ℃以上温度环境,并与腐蚀性介质接触的条件下使用。用2质量分甲基丙烯酸锌取代5质量分锌白,可使丁腈橡胶СКН-26СМ获得最高的弹性强度指标。
[1] Сандаловс И. Исследование метакрилата цинка в качестве активатора пероксидной вугканизации резиновой смеси на основе БНК[J]. каучук и резина, 2013(2):20-22.
[责任编辑:张启跃]
TQ 330.38+5
B
1671-8232(2015)04-0017-02
2014-10-12