环保促进剂MTT在氯丁橡胶中的应用试验

2018-07-22李云峰赵红霞王才朋

橡胶科技 2018年8期

李卉，李云峰，赵红霞，王才朋

（1.山东阳谷华泰化工股份有限公司，山东阳谷 252300；2.国家橡胶助剂工程技术研究中心，山东阳谷 252300)

氯丁橡胶（CR)是一种综合性能优异的通用合成橡胶，具有良好的物理性能和动态力学性能，优异的耐老化、耐燃、耐油和耐化学腐蚀等性能，广泛用于各个行业。通常采用金属氧化物硫化，有时配合有机促进剂，以提高硫化速度和交联密度。CR最常用的促进剂ETU含有有毒有害物质，有致癌和导致胎畸形等危险，美国环境保障章程（EPA)已将促进剂ETU列为B2类可能使人类致癌的物质，因此寻找促进剂ETU的环保替代品是橡胶行业一项重要课题。

目前促进剂ETU常用的替代品中促进剂DETU可以等量替代，且其胶料的物理性能较好，但焦烧时间短得多；促进剂DPTU可增量替代，但其胶料的物理性能较差。因这两种促进剂会释放芥子气，从长远来看，作为促进剂ETU的替代品并不理想。促进剂MTT（3-甲基四氢噻唑-2-硫酮)作为一种新型促进剂，可代替促进剂ETU应用于CR中，促进氧化锌与CR交联，使胶料保持良好的物理性能和耐老化性能的同时，还具有无毒环保性。本工作主要研究促进剂MTT，DETU，DPTU替代促进剂ETU在CR中的应用。

1 实验

1.1 主要原材料

CR，牌号SN121，山西山纳合成橡胶有限公司产品；炭黑N774，江西黑猫炭黑股份有限公司产品；促进剂ETU，DETU，DPTU和MTT，山东阳谷华泰化工股份有限公司产品。

1.2 配方

1#配方：CR 100，炭黑N774 55，氧化镁4，氧化锌 5，芳烃油 5，防老剂6PPD 1，润滑剂HT222 2，促进剂ETU 0.5。

2#—4#配方分别用促进剂DETU，DPTU和MTT等量替代促进剂ETU，其余组分和用量均与1#配方相同。

1.3 主要设备和仪器

XK-160型开炼机，大连诚信橡塑机械有限公司产品；XSM-1/10～120型密炼机，上海科创橡塑机械设备有限公司产品；HS-100T-RTMO型平板硫化机，佳鑫电子设备科技（深圳)有限公司产品；INSTRON3365型电子材料万能试验机，美国英斯特朗公司产品；GT-7080-S2型门尼粘度试验机、GT-MV2000型无转子硫化仪、GT-7024-RE型橡胶回弹性测试仪、GT-7012-D型DIN磨耗试验机和GT-7017-M型老化试验箱，高铁检测仪器有限公司产品。

1.4 试样制备

胶料分两段混炼。一段混炼胶在密炼机中进行，将CR、炭黑和小料共混，190 s后排胶，排胶温度（120±5) ℃。二段混炼在开炼机上进行，4 mm辊距包辊1 min，加氧化锌、氧化镁、促进剂后左右各割3刀，1 mm辊距打4个包，4 mm辊距打4个卷，下片。

1.5 性能测试

各项性能按相应国家标准测试。

2 结果与讨论

2.1 硫化特性

促进剂对胶料硫化特性的影响如表1所示。

表1 促进剂对胶料硫化特性的影响

从表1可以看出：4#配方胶料的FL最小，说明使用促进剂MTT胶料的流动性比其他促进剂胶料好；1#配方胶料的Fmax－FL明显大于其他配方胶料，而Fmax－FL表征胶料的交联密度，其值越大，胶料的交联密度越高，即1#配方胶料的交联密度最大，其次为4#配方胶料，3#配方胶料较小；4#配方胶料的t90最短，ts1最长，1#配方胶料的t90最长，2#配方胶料的ts1最短；1#配方胶料的Vc最慢，2#和3#配方胶料的Vc相当，4#配方胶料的Vc最快。说明相对于促进剂ETU，促进剂DETU，DPTU和MTT均可缩短胶料的硫化时间，提高生产效率，其中促进剂MTT的效果最明显，加工安全性能较好，交联密度较大。

2.2 物理性能

促进剂对胶料物理性能的影响如表2所示。

从表2可以看出：1#配方胶料的100%定伸应力、300%定伸应力和拉伸强度比其他配方胶料高，3#配方胶料的拉伸强度最小和压缩永久变形最大，这与其交联密度最小相对应，2#和4#配方胶料的拉伸性能较好，4个配方胶料的硬度、回弹值、耐磨性能和耐热空气老化性能差别不大。总体而言，促进剂MTT胶料与促进剂ETU胶料的性能最接近。