用于水下电子声学换能器技术透声材料的橡胶配件的研究及其老化特性（九）

孙新 编译

（天津市橡胶工业研究所有限公司，300384）

3.6.3 不同类型炭黑在硫化反应中的影响

对不同类型炭黑FEF、SRF和GPF在硫化反应中的影响进行研究。详细结果在表3.7中列出。

表3.7 含有不同类型的炉法炭黑的氯丁橡胶的硫化动力学

结果显示，从最大扭矩值和焦烧时间可以看出，加入FEF炭黑交联度最高。加入SRF炭黑和GPF炭黑在较短硫化时间就得到中间水平的最大扭矩。图 3.38为与时间曲线图，给出了不同类型炭黑对硫化反应的影响

图3.38 含有不同类型炉法炭黑（30pphr）的对硫化反应影响的 ln （1- Et/E∞）与时间曲线图

图中清晰的显示出了，在每种含有 12.5pphr的红丹样品中加入不同类型炭黑后的反应速率。FEF对k值的提高非常大。添加FEF那组的值为0.1403min-1，而同样的，添加GPF的那组是0.087 min-1。最低的为添加SRF，仅为0.071 min-1。

3.6.4 在加入不同含量的红丹的氯丁橡胶中，炉法炭黑对硫化反应的影响

加入不同含量红丹的样品，分别添加 30pphr的FEF炭黑，使用R.100流变仪对其硫化反应进行研究。结果列于表3.8。可以清晰看到，加入炭黑后，扭矩值上升。NDR和ODR结果之间的差异，如3.6章节所描述，解释为因为MDR的导热速率更好而引起的差异。

表3.8 添加30pphr的FEF和不同含量红丹的氯丁橡胶，通过R-100得到的硫化参数

3.6.5 对比研究氧化锌与红丹对氯丁橡胶物理性能的影响

为了拓宽目前的研究范围，分别对添加氧化锌和红丹后，物理性能，机械性能和电气性能做对比研究。基本配方，配方 51是添加氧化锌/氧化镁，配方52是添加红丹。图3.39～图3.42分别给出了2种硫化体系的拉伸强度，硫化安全，体积电阻率，硫化时间。

图3.39 对硫化体系拉伸强度的影响

根据观察，在拉伸强度性能上，没有显著差异。在大部分样品中，添加氧化锌的配方表现出的拉伸强度更高一点儿。

图3.40 对硫化体系焦烧安全的影响

在所有样品中，添加氧化锌的配方焦烧安全 性更高。

图3.41 对硫化系统的体积电阻率影响

所有添加氧化锌的硫化橡胶的体积电阻率要高于填充红丹的。填充碳酸钙配方表现出最高的体积电阻率值。

图3.42 对硫化体系硫化时间的影响

不同的硫化系统的硫化时间没有显现出明显的差异。相比添加红丹体系，添加氧化锌的的在这方面要略快一点儿。在图3.43中给出了硫化过程中的最大扭矩对比图。所有的样品中，都是添加红丹的硫化体系更高，这表明交联密度更高。

图3.43 对硫化体系最大扭矩的影响

3.7 低温硫化

低加工温度的被动声学橡胶在高可靠性传感器中是主要考虑对象。传统的硫化温度是150℃。在这个范围加工窗口会引起材料性能的衰退，例如聚偏二氟乙烯，和薄壁的压电陶瓷基传感材料，这转过来可以引发设备灵敏度的降低。低温硫化氯丁橡胶配方与其它冷硫化材料相比，例如聚氨酯（PU）和硅胶，更好的加工性和重现性。由于PU中使用了异氰酸酯试剂，除了会对健康产生危害，也更容易和水反应。硅橡胶不耐油，同时机械性能不佳。在目前研究水平下，在氯丁橡胶中加入一种聚乙烯亚胺作为促进剂，可以在60℃条件下硫化。使用聚乙烯亚胺的氯丁橡胶配方的硫化特性，通过使用高级热分析技术，做了vis-à-vis传统促进剂研究。

3.7.1 聚乙烯亚胺的结构和性能

聚乙烯亚胺的分子结构是由功能性能支链酰胺-酰亚而在一起形成，结构式如下：

Mn=60000，Mw=75000

材料为支链型高分子，形式为50%重量水溶液。

3.7.2 预备样品

橡胶的配比可以按照前面3.1.1部分的讨论中的标准方法。表3.9中给出了基本配方。测定硫化橡胶的体积变化率按照甲苯中平衡溶胀方法的标准方程式[7]。Flory-Rehner方程式计算出相关交联密度[8]。

表3.9 混合配比&硫化体系100份橡胶加入的数量

在同一批次中使用3中不同的加速体系。红丹（Pb3O4）作为共同使用的交联剂。S1样品中加入了聚乙烯亚胺。S2样品中与聚乙烯亚胺同时加入了同等份数的二苯基硫脲（DPTU）。样品3中使用了传统硫化体系，并用NA22和MBTS。