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硫化体系对EPDM橡胶交联网络及其动态力学性能的影响

丁莹  
【摘要】:首先,本文对不同促进剂和硫黄用量比值的三元乙丙橡胶(EPDM)混炼胶的硫化特性、交联网络结构差异、动态力学性能以及物理机械性能的影响进行了研究,以探索最合理的促进剂和硫黄的用量比。结果表明,随着有效硫含量的增加,焦烧时间(ts2)和正硫化时间(tc90)缩短,说明随着硫含量的增加,加工安全性降低,但是提高了硫化效率;在有效硫含量相同时,焦烧时间ts2随着促进剂用量的增加而逐渐减小,硫化程度无明显差别;随A/S比值增加,平衡溶胀结果显示交联密度增加,但是当A/S为5时,继续增加硫黄用量,交联密度反而降低;拉伸强度、断裂伸长率、100%定伸应力、撕裂强度性能随着有效硫含量的增加得到优化。硫化胶应变扫描中,随着单、双硫键含量的升高,储能模量G’下降越明显,损耗因子tan与应变依赖性越大。 其次我们研究了双叔丁基过氧化二异丙基苯(BIPB)和助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)对三元乙丙橡胶(EPDM)硫化特性、交联密度以及力学性能的影响。结果表明,增加两者的用量,正硫化时间tc90均缩短,促进了EPDM的硫化,扭矩差值依次增加,通过平衡溶胀测试也可以证实这一结果。但在过氧化物用量高时,助交联剂用量不宜过高,因为此时力学性能下降。 最后通过理论计算,得到总交联密度随着过氧化物用量的关系,取得交联密度相同时,得到不同的过氧化物用量;将对NAkt作图比较,得知增加助交联剂TAIC的含量时,过氧化物BIPB的交联效率系数并不会明显增大(增大斜率约5%)。再将对(NAkt β+Ce-c)作图,拟合得到的直线斜率为0.33,由此推断,助交联剂TAIC在橡胶硫化过程中可以硫化Keltan4450,且反应效率约为33%。助交联剂在过氧化物自由基存在的条件下具有高度反应性,可与橡胶形成C-C交联键,并抑制了大分子断链和歧化终止等不利于交联的副反应发生。我们对理论计算相同交联密度配方进行试验,结果显示每一组配方的最大转矩值MH、焦烧时间ts2、正硫化时间tc90和反应速率常数CR值均相差不大,平衡溶胀测试显示交联密度依次降低但减幅很小。


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