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三元乙丙橡胶/硅橡胶并用胶在输送带中的应用研究

汤楠  
【摘要】:建筑业、冶金业等工业快速发展需要高效运输高温物料,所以对耐高温输送带的研究就显得尤为重要。本文通过采用耐高温耐老化性能优异的甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)与市面上常用耐高温输送带覆盖胶三元乙丙橡胶(EPDM)进行共混,力求拓宽耐高温输送带覆盖胶的使用温度范围,提高耐高温输送带使用寿命。本文首先使用过氧化二异丙苯(DCP)作为主硫化剂,N,N'-间苯撑双马来酰亚胺(HVA-2)作为助硫化剂,考察该硫化体系对纯EPDM或纯MVQ胶料的性能影响规律。研究结果表明,该硫化体系可以显著提高胶料的交联速率,降低焦烧时间,促进交联网络的形成。当DCP用量为2份,HVA-2用量为1.3份时,纯EPDM与纯MVQ胶料拥有相近的焦烧时间与相同的交联速率,即两组分并用胶在拥有相近的交联程度的情况下,各自的交联速率又相同,所以可以实现并用胶料的同步硫化。本文还尝试了在并用胶料热处理之前就加入部分硫化剂DCP(胶料配方中硫化体系总用量一致),希望在并用胶体系中引入原位改性反应,使得在热处理过程中实现两组分胶料之间更完善的交联网络结构。研究结果表明,在热处理之前加入1份的DCP,并用胶常温力学性能有所提高,拉伸强度提高了11%。在实验过程中发现,在共混体系中加入含氢硅油(PHMS)后,可以明显提高并用胶的耐老化性能,本文对PHMS增强并用胶老化性能的机理进行探究。研究发现,PHMS增强并用胶耐老化性能并不是其与橡胶基体发生了化学反应,而是由于其增塑油的物理作用,使得相同交联密度的胶料,加入PHMS后,胶料力学性能向欠硫方向发生偏移,老化过程即相当于二次硫化,从而必然会提高胶料的力学性能,常态表现为老化后性能保持率高,这就解释了 PHMS增强并用胶耐老化性能的原因。鉴于通过过氧化物DCP分解自由基与热都不能引发EPDM与PHMS的硅氢加成反应,而卡斯特催化剂存在的条件下可以引发,本文通过卡斯特催化剂催化硅氢加成反应,在EPDM上接枝PHMS,力求制备一种适用于EPDM/MVQ并用胶料体系的新型相容剂。通过红外、核磁、DSC等表征测试方法,证明PHMS成功接枝在EPDM基体上。研究结果表明,加入相容剂后的并用胶力学性能得到显著提高,拉伸强度由原来的11.8Mpa提升至16.5Mpa,提高了近40%,断裂伸长率与老化后力学性能没有太大变化。通过动态力学性能测试仪(DMA)测试并用胶的玻璃化转变温度,发现,加入5份的相容剂后,EPDM的玻璃化转变温度向着MVQ的玻璃化转变温度迁移,由原来的-34.9℃降低至-53.7℃,从而证明了两组分相容性的提升。采用本论文研究结果,进行了硅橡胶改性三元乙丙橡胶胶料的密炼机混炼放大实验,采用该并用胶料作为耐高温输送带覆盖胶,在无锡宝通科技股份有限公司合作进行了实验,成功制备出符合产业标准以及国家耐高温输送带T4标准的硅橡胶改性三元乙丙橡胶输送带样带。


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