防老剂对丁腈橡胶硫化胶性能的影响

江畹兰 编译

（华南理工大学 材料学院，广东 广州 510641）

防老剂对丁腈橡胶硫化胶性能的影响

江畹兰 编译

（华南理工大学 材料学院，广东 广州 510641）

丁腈橡胶中所含的防老剂，对橡胶的硫化、力学性能及抗热腐蚀性有显著影响。使用防老剂N-苯基萘基-胺-2及N-苯基-N'乙基己基-n-苯撑二胺可制得性能良好的硫化胶。

丁腈橡胶；防老剂；力学性能；老化性能；抗热腐蚀性能

在腐蚀性介质作用下，生胶及硫化胶中发生的不可逆变化的叠加会缩短橡胶工业制品的使用寿命。温度、橡胶中重金属及硫磺含量、光、水分、油类、溶剂、氧、臭氧及动态疲劳都会加快橡胶工业制品的老化进程。在众多影响因素中，生胶合成时添加的防老剂，则起着阻止弹性体降解的基本作用。生胶中所含防老剂的主要作用，是在防老剂渗出、高温干燥和储存过程中使生胶的结构不致发生变化。加入生胶中的防老剂的剂量及品种，取决于其防老效果及某些附带效应，而这些效应会影响聚合过程及聚合物的使用性能。寻找可用于新一代丁腈橡胶的高效防老剂是一项很迫切的任务，这是因为丁腈橡胶已被广泛地用于生产各种用于石油工业及天然气开采的耐油、耐汽油制品。有鉴于此，考虑到丁腈橡胶系列的显著特点，文中研究了丁腈橡胶中所含的不同防老剂，对用于制造盘根-电枢装备中的套管橡胶垫的橡胶各项性能的影响。

研究了7种牌号的丁腈橡胶[含多硫键（ИPП-1124）、单硫键（54-2a）及过氧化物硫化体系（51-1724）]。这三类丁腈橡胶中含有各种胺类及酚类防老剂。丁腈橡胶可用于制造盘根-电枢装备的密封件，这些密封件被用于在高温及在腐蚀介质中开采石油及天然气的场合。表1列出了在不同橡胶配方中所用的防老剂的牌号、名称及用量。

表1 橡胶及防老剂的牌号

胶料用两段混炼法，在开炼机ЛБ 320 150/150上混炼。第一阶段制备含生胶、填料及工艺添加剂的母炼胶；第二阶段往母炼胶中添加硫化剂及防老剂，即按工艺规程向胶料ИPП-1124及54-2a中添加2份Haфтaм-2作为防老剂；向胶料51-1724中添加1份Диaфин фп（N-异丙基-N'-苯基-对苯二胺）及2份Aцeтoнaнил н（2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物）作防老剂（生胶都为100份）。混炼温度控制在60～70 ℃之间，加入硫化剂之前，母炼胶在室温下于大气中停放2 h以上。

使用门尼黏度计，于120 ℃下测定胶料的塑弹性。按现行标准测定橡胶的力学性能。表2～4示出了测试结果。

表2 含多硫硫化体系的丁腈橡胶ИPП-1124的塑弹性及力学性能

表3 含单硫硫化体系的54-2a橡胶的塑弹性及力学性能

（表未完）

（续表）

表4 含过氧化物硫化体系的51-1724型橡胶的塑弹性及力学性能

由表2～4上的数据发现：3种橡胶的门尼黏度最大值Mmax和最小值Mmin，与生胶中所含防老剂的种类无关。对于所有被研究的橡胶来说，焦烧起步时间t5及硫化速率与防老剂的特性密切相关。Wingstey-29、Hoвaнтoкc 8 ПФДA及NS都会缩短t5，加快含多硫硫化体系橡胶的硫化速率。对于含半硫硫化体系的橡胶来说，Hoвaнтoкc 8 ПФДA及NS都会使t5降低。看来，此类防老剂是含单硫硫化体系及多硫硫化体系橡胶的共硫化剂，从而导致硫化网络密度增大，橡胶的强度性能得以提高。就过氧化物硫化体系而言，所研究的防老剂实际上并不影响硫化胶的硫化特性。对于橡胶Hипoл DN300 W80来说，除了NS以外橡胶中所含的防老剂也会明显影响拉伸强度（fp）、拉断伸长率（εp）、硬度（H）、撕裂强度（B）、回弹性（S）及压缩永久变形（ОДС）等指标。当然，这都是在使用三种硫化体系的情况下发生的。Hoвaнтoкc 8 ПФДA能提高所有橡胶的fp，并使εp下降。Haфтaм-2能改善所有橡胶的εp，而生胶中的Wingstey-2及Octolite 544CF能减小过氧化物硫化胶的压缩永久变形。

生胶中所含的防老剂的品种，对硫化胶在空气中老化后，以及经腐蚀性介质CЖP-3油在150 ℃下作用后的强度性能的影响甚大。在空气中，防老剂Wingstey-29、Octolite 544CF、NS及Hoвaнтoкc 8 ПФДA对ИPП 1124型橡胶有较好的抑止作用。而在腐蚀性介质CЖP中，防老剂Hoвaнтoкc 8 ПФДA及Wingstay-29的效果较好。采用Wingstey-29、Octolite 544CF、NS及Hoвaнтoкc 8 ПФДA作防老剂的过氧化物硫化胶，其防老化的效果较好。这些防老剂对经腐蚀性介质CЖP-3油高温作用后，三种硫化胶的质量变化（Δm）有积极的影响。添加了Haфтaм-2的CKH-26CHT硫化胶（对所有的硫化体系而言），其大多数强度性能指标均优于CKH-26C及БHКC硫化胶若干。需要指出的是，将BTC-150及Иипoл防老剂用于批量生产的橡胶中，对含不同硫化体系的橡胶特性的影响是多方面的。

综上所述，研究结果表明，生胶中所含防老剂的特性对胶料的硫化特性及硫化胶的力学性能及抗热腐蚀性能有显著的影响。在生胶中添加防老剂Haфтaм-2及Hoвaнтoкc 8 ПФДA可制得在各项性能方面能与含Wingstey-29及Octolite等防老剂的橡胶相媲美的硫化胶。

[1] Caндaлoв CИ. BЛИЯHИE COДEPЖAЩИXCЯ B БHК AHTИOКCИДAHTOB HA CBOЙCTBA PEЗИH[J]. Кayиyк и peзинa, 2014(2):24-27.

[责任编辑：张启跃]

TQ 333.7

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1671-8232(2016)10-0019-04

2015-04-15