加工·應(yīng)用合成橡膠工業(yè),2008-03-15,31(2):145-147CHINA SYNTHETIC RUBBER INDUSTRY炭黑與白炭黑增強聚烯烴彈性體硫化膠的比較夏琳,邱桂學(xué)·,周琦(青島科技大學(xué)橡塑材料與工程教育都重點實驗室山東青島266042)摘要:研究了炭黑、白炭黑對聚烯烴彈性體(POE)硫化膠的增強作用,考察了交聯(lián)劑過氧化二異丙苯(DCP)和炭黑及白炭黑的用量對POE硫化膠物理機械性能的影響,并用掃描電子顯微鏡對其微觀結(jié)枘進(jìn)行了觀察。結(jié)果表明,用DCP交聯(lián)POE,POE的主要物理機械性能比未交聯(lián)前有所下降;用炭黑、白炭黑增強P0E硫化膠,其物理機械性能顯著提高,說明增強效果明顯,炭黑、白炭黑最佳用量分別為60份和40份。關(guān)鍵詞:聚烯烴彈性體;交聯(lián);增強;炭黑;白炭黑;過氧化二異丙萃圖分類號:TQ334.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1000-1255(2008)02-0145-03茂金屬聚烯烴彈性體(POE)是美國Dow化距,薄通3~5次。最后按硫化曲線確定硫化時學(xué)公司采用限定幾何構(gòu)型催化劑技術(shù)(也稱原位間,在青島第三橡膠機械廠生產(chǎn)的25t平板硫化技術(shù))生產(chǎn)的乙烯/辛烯共聚物,具有優(yōu)異的物理機上,于170℃左右加壓硫化10~30min,得到機械性能和耐熱老化、抗紫外線性能。未交聯(lián)POE硫化膠。的POE材料耐熱等級低(小于80℃),永久變形1.3分析與測試大(約200%),不能滿足受力狀態(tài)下的工程使用物理機械性能拉伸性能和撕裂強度用高鐵要求。交聯(lián)POE的耐熱等級和永久變形均比未科技有限公司生產(chǎn)的A1-7000M型拉力試驗機交聯(lián)POE有所改善2。本工作采用過氧化二異按GB/T528-1992、GB/T529-1991測試?yán)毂?DCP)為交聯(lián)劑,對白炭黑、炭黑增強POE速率500mm/min;邵爾A硬度用上海險峰電影機硫化膠的物理機械性能進(jìn)行了對比研究,以提高械廠生產(chǎn)的橡膠硬度計按GB11204-1989測試POE材料的耐熱等級,降低其永久變形。永久變形按GB528-1998測定;回彈性按GP/T1681-1991測試。1實驗部分掃描電子顯微鏡(SEM)分析采用日本JEOL1原材料公司JSM-6700F型SEM將試樣的拉伸斷面經(jīng)POE牌號為 Engage8150, Du pont-Dow化過鍍金處理,觀察其斷面的微觀結(jié)構(gòu)學(xué)公司生產(chǎn);炭黑N330和N660,天津海豚炭黑有限公司生產(chǎn);白炭黑牌號為BT-02型,烏海2結(jié)果與討論市天源化工有限責(zé)任公司生產(chǎn);其他配合劑均為2.1交聯(lián)劑用量對POE性能的影響市售工業(yè)產(chǎn)品。POE的分子鏈?zhǔn)秋柡偷?需要采用過氧化1.2試樣制備物或輻射對其進(jìn)行交聯(lián)。DCP對POE進(jìn)行交聯(lián)基本配方(質(zhì)量份):POE10,.抗氧劑1010后,形成碳碳鍵的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),該鍵具有很高的鍵0.5,DCP、炭黑和白炭黑變量。能,非常穩(wěn)定,所得POE具有熱氧老化性能好、將上海橡膠機械廠生產(chǎn)的SK-160B型雙輥筒塑煉機輥溫控制在110℃左右,投入POE,待其呈透明狀后,加入抗氧劑1010。放大輥距依次加求H中國煤化工7-12-07CNMHG,已發(fā)表論文10篇。入交聯(lián)劑、炭黑或白炭黑,待其混勻后,再減小輥·通訊聯(lián)系人146成橡膠工業(yè)第31卷化學(xué)穩(wěn)定性高、永久變形小等優(yōu)越性能。從表1以導(dǎo)致材料的拉伸強度下降?？梢钥闯?隨DCP用量的增加,POE的拉伸強度、扯斷伸長率降低,但永久變形變小;當(dāng) DCP Table2 EfTect of amount of carbon black N30 onmechanical的用量由2份增加至4份時,POE硫化膠的物properties of POE vulcanizates理機械性能驟減,POE的拉伸強度由10.67MPaN30phn下降到4.52MPa,扯斷伸長率由646.5%降至92Tensile strength10.6720.3024.2026.1024.80292.2%Modulus at 100%/MPa2.944.816.359.4212.30Modulus at 300%/MPa4.3013.38Table 1 Effect of amount of DCP on mechanical propertiesElongation at break/%646.5317.8310.0268.6210.8of PoE vulcanizatesPermanent set/%oTear strength./(kN·m-1)34.0548.5765.1165.4664.21Resilience/%Shore A hardness797876757574rength/MPa13.7610.674.523.93.282.82Recipe: POE 100 phr, antioxidant 1010 0. 5 phr, DCP 2 phr.Modulus at100%/MPa2.962.942.862.712.632.56Modulus at 300%/MPa 4. 08 4. 30 278Table 3 Effect of amount of carbon black N 660 onstion at break/%806.4646.5292.2237.8176,4135.8mechanical properties of POE vulcanizates255144513585N660/Shore A hardnese78869092Recipe: POE10.6719.5422.1822.2821.12Modulus at 100%/MPa2.944.306.5310.3811.84用DCP對POE進(jìn)行交聯(lián)時,造成物理機械Modulus at 300%/MP4.3013.4318.86Elongation at break/%646.5377.9375.0255.5212.3性能下降的主要原因是:一定量交聯(lián)劑的加人可Permanent set/%使材料形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),交聯(lián)點的存在限制了分子 Tear strength/(N·m1)34.05485765.1165466421鏈的運動。當(dāng)DCP用量增加時,交聯(lián)密度增大Resilience/%破壞了材料的結(jié)晶區(qū),當(dāng)試樣受到拉伸時分子鏈Recipe: POE 100 phr, antioxidant 1010 0. 5 phr, DCP 2 ph的取向因受化學(xué)交聯(lián)鍵的限制也有所降低,所以交聯(lián)彈性體的拉伸性能反而遠(yuǎn)低于物理交聯(lián)點炭黑增強的交聯(lián)POE的形態(tài)結(jié)構(gòu)與炭黑的含(物理結(jié)晶)很多的未經(jīng)交聯(lián)的彈性體。量相關(guān)。從圖1可以看出,在填充量分別為10份22炭黑用量對POE物理機械性能的影響和30份時,N330在POE硫化膠中分散均勻從DCP用量對PE物理機械性能的影響可圖1(b)的炭黑分散密集程度比圖1(a)的高。以看出,要提高交聯(lián)POE的性能,只加入DCP并不能達(dá)到要求,必須對材料進(jìn)行增強。從表2和表3可以看出,無論是炭黑N330還是N660,對POE硫化膠的增強效果都十分明顯,且粒徑小的炭黑N330對硫化膠的增強效果比粒徑較大的N660更好,POE硫化膠的拉伸強度和撕裂強度也有較大程度的提高。從炭黑增強POE硫化膠的綜合性能來看,炭黑的最佳用量為60份。隨炭黑用量的增大,POE硫化膠的邵爾A硬度逐漸增N330/phr:(a)-10;(b)-30大,回彈性逐漸減小,拉伸強度和撕裂強度逐漸增Fig I SEM microphotographs of POE vulcanizates大;當(dāng)炭黑用量增大到一定程度后,POE的物理rein forced with N 330機械性能則出現(xiàn)降低趨勢。這是由于過量的炭黑會對POE產(chǎn)生“稀釋效應(yīng)”,致使炭黑粒子與粒子23暑pDF物理卻域性能的影響間接觸緊密,在實際的混煉時間內(nèi)不能很好地分中國煤化工經(jīng)白炭黑增強散,從而出現(xiàn)許多大顆粒的炭黑團(tuán)粒;同時聚烯烴后,其CNMHG用量40份時分子無法穿透到炭黑團(tuán)粒內(nèi)部與炭黑相作用,所達(dá)到最大值18.08MPa;扯斷伸長率的變化趨勢是第2期琳等.炭黑與白炭黑增強聚烯烴彈性體硫化膠的比較147先減小后增大;邵爾A硬度隨白炭黑用量的增大而迅速提高。隨白炭黑用量的增加POE的永久變形呈上升趨勢,且當(dāng)白炭黑用量超過20份時,永久變形迅速增大。隨著白炭黑用量的增大,POE硫化膠的撕裂強度增大的趨勢也很明顯;但交聯(lián)POE表現(xiàn)出較高的回彈性,因此可以認(rèn)為,POE的高彈性則首先與其無定形區(qū)的乙烯一辛烯共聚高分子鏈的高活動能力有關(guān),其次與化學(xué)交聯(lián)和物理交聯(lián)Silica/ phr:(a)-10; (b)-30共同造就的較高的交聯(lián)密度有關(guān)2 SEM microphotographs of POE vulcanizatesreinforced with silicaTable 4 Effect of amount of silica on mechanicalproperties of POE vulcanizates3結(jié)論Silica/ pha)采用DCP交聯(lián)POE,POE的主要物理機械Shore A hardness10.6711.9918.0814.7613.97性能都比未交聯(lián)前有所下降,且DCP用量越大Modulus at100%/MPa2.%45.n5.436.247.2性能下降越明顯。b)炭黑N330N660均能增強POE硫化膠Elongation at break/%6465397350.10216312前者的增強效果更好兩者的最佳用量均為60份。Permanent set/%144147210Tear strength/(kN·m1)34.0554.1566.5778.1480.67c)用白炭黑增強POE硫化膠,硫化膠的物理6257494543機械性能明顯增強,其最佳用量為40份Recipe: POE 100, antioxidant 1010 0. 5, DCP 2.參考文獻(xiàn):圖2顯示,白炭黑在POE硫化膠中有較好的(1]黃薇同,陳偉,茂金屬催化劑及其婚烴聚合物[M].北京:化分散。30份白炭黑填充的POE硫化膠其斷面比學(xué)工業(yè)出版社,2000:162較粗糙,這樣的形態(tài)結(jié)構(gòu)說明白炭黑與POE之間[2]同楓邱桂學(xué)潘炯璽·茂金屬聚乙烯彈性體的交聯(lián)及應(yīng)用的結(jié)合能力比較強[冂].橡膠工業(yè),2004,51(7):440-443Comparison of polyolyfine elastomer vulcanizates reinforced bycarbon black and silicaXia Lin, Qiu Guixue, Zhou QiKey Laboratory of Rubber-Plastics of Ministry of Education, Qingdao University ofScience and Technology, Qingdao 266042, China)Abstract: The reinforcement of carbon black and vulcanizates decreased when Poe was crosslinkedsilica to polyolefin elastomer( POE)was studied, the with DCP; the mechanical properties of POE vulcan-'effect of amount of crosslinking agent dicumyl perox- izates reinforced with carbon black and silica wereide( DCP), carbon black and silica on mechanical improved, and it indicated that the reinforcementproperties of POE vulcanizates were investigated, was obvious. The optimum content of carbon blackand the micromorphology of POe vulcanizates was and silica was 60 phr and 40 phr respectivelyobserved by scanning electron microscope. The re中國煤化工r; crosslink;results showed that the mechnical properties of POE inforCNMH Dicumyl peroxide