一種天然橡膠硫化體系及硫化方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種天然橡膠硫化體系及硫化方法。按重量計(jì)算，硫化體系包括以下成分：天然橡膠100份，硫磺0.5?2份，甲基丙烯酸鋅(ZDMA)1?4份。煉制天然橡膠的過(guò)程中添加的其他通用補(bǔ)強(qiáng)劑和防老劑如下：炭黑N220，硬脂酸，氧化鋅，微晶蠟，防老劑RD，防老劑4020。對(duì)于天然橡膠，使用傳統(tǒng)的硫磺硫化體系，得到的硫化膠撕裂強(qiáng)度和耐伸張疲勞性能較好，而耐熱老化性能較差；使用傳統(tǒng)的過(guò)氧化物硫化體系，得到的硫化膠具有較好的耐熱老化性能，然而撕裂強(qiáng)度比較差。本發(fā)明采用的硫化系統(tǒng)，兼顧了以上兩種傳統(tǒng)硫化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，可以在保持較強(qiáng)的撕裂強(qiáng)度及耐伸張疲勞的前提下，具有較好的耐熱老化性能。
【專利說(shuō)明】
一種天然橡膠硫化體系及硫化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種天然橡膠硫化配方，屬于天然膠硫化領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 天然橡膠是最早被人類利用的橡膠材料，其在常溫下具有比較高的回彈性，并且 其機(jī)械強(qiáng)度也十分優(yōu)良，所以直到現(xiàn)在依然是一種極為重要的工業(yè)材料。目前，對(duì)于天然橡 膠的硫化，有兩種常用的方法:硫磺硫化和過(guò)氧化物硫化。然而這兩種傳統(tǒng)的硫化方法，由 于交聯(lián)機(jī)理不同，所以都有各自的缺點(diǎn)。
[0003] 硫磺硫化所得到的硫化膠中，含有單硫鍵、二硫鍵和多硫鍵。正由于多硫鍵的存 在，導(dǎo)致分子鏈間存在滑移現(xiàn)象，所以得到的天然橡膠硫化膠有較強(qiáng)的撕裂強(qiáng)度以及優(yōu)異 的耐伸張疲勞性能。但是由于多硫鍵的鍵能較低，導(dǎo)致硫磺硫化產(chǎn)品的耐熱老化性能較差。 [0004]過(guò)氧化物硫化恰恰相反，得到的硫化膠中含有碳-碳鍵，由于碳-碳鍵具有較高的 鍵能，所以其具有較好耐熱老化性能，但是其交聯(lián)鍵很短，無(wú)法產(chǎn)生滑移作用，所以導(dǎo)致其 撕裂強(qiáng)度和耐伸張疲勞性能較差。
[0005] 前人嘗試過(guò)直接把硫磺-促進(jìn)劑體系與過(guò)氧化物體系直接并用，希望以此可以直 接達(dá)到可以兼顧以上兩種硫化體系的優(yōu)點(diǎn)的目的。結(jié)果表明，有一定的效果，但效果并不明 顯。（郭春紅，杜娟《過(guò)氧化物和硫磺并用的硫化體系》，世界橡膠工業(yè)，2004,31(6):3-6)
[0006] 相對(duì)于以上兩種傳統(tǒng)的硫化體系，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:硫化劑中的ZDMA在高溫下 可以引發(fā)自聚，同時(shí)還可以通過(guò)生成離子鍵與橡膠相結(jié)合，使橡膠發(fā)生交聯(lián)。這樣生成的交 聯(lián)鍵，由于自聚的結(jié)果，可以產(chǎn)生相多硫鍵一樣的滑移效果，同時(shí)離子鍵的鍵能較高。所以， 這樣就兼顧了撕裂強(qiáng)度高、耐伸張疲勞性能和耐熱老化性能較好的優(yōu)點(diǎn)。之所以硫化體系 中沒有完全去除硫磺，是為了擁有較高交聯(lián)密度，保證硫化膠的其他力學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。所用材料按重量計(jì)，包括以下成 分:天然橡膠100份，炭黑N220 30-60份，硬脂酸1-3份，氧化鋅2-5份，微晶蠟1-3份，防老劑 RD 0.5-2.5份，防老劑4020 0.5-4份，促進(jìn)劑CZ 0.5-3份，硫磺0.5-2份，ZDMA 1-4份。
[0008] 使用此發(fā)明中的硫化體系煉制天然橡膠的工藝流程為：
[0009] 將100份天然橡膠生膠在輥距為0.5mm的雙輥開煉機(jī)上薄通，膠料包輥后，依次加 入配方中的硬脂酸1-3份，氧化鋅2-5份，炭黑N220 30-60份，防老劑RD 0.5-2.5份，防老劑 4020 0.5-4份，微晶蠟1-3份，促進(jìn)劑CZ 0.5-3份，硫磺0.5-2份，ZDMA 1-4份。加入完畢后， 薄通3-5次下片。放置24小時(shí)后，在130°C_170°C、壓力為13-18MPa的平板硫化機(jī)上硫化，然 后檢測(cè)材料的撕裂強(qiáng)度、伸張疲勞系數(shù)(十萬(wàn)次，百分之百行程）以及熱氧老化系數(shù)(l〇〇°C， 72h、168h、336h)。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下結(jié)合具體實(shí)施案例和對(duì)比案例來(lái)進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但實(shí)施案例并不對(duì)本發(fā) 明做任何形式的限定。
[0011] 實(shí)施案例1
[0012] 將100g天然橡膠生膠在輥距為0.5mm的雙輥開煉機(jī)上薄通，膠料包輥后，依次加入 配方中的硬脂酸2g，氧化鋅3.5g，炭黑N220 40g，防老劑RD lg，防老劑4020 2g，微晶蠟2g， 促進(jìn)劑CZ 2g，硫磺1.5g，ZDMA 2g。加入完畢后，薄通3次下片。放置24小時(shí)后，在145°C、壓力 為15MPa的平板硫化機(jī)上硫化，然后檢測(cè)材料的撕裂強(qiáng)度、伸張疲勞系數(shù)(十萬(wàn)次，百分之百 行程）以及熱氧老化系數(shù)(100°(：，7211、16811、33611)。材料的各項(xiàng)性能表征結(jié)果如表1所示。
[0013] 實(shí)施案例2
[0014]將100g天然橡膠生膠在輥距為0.5mm的雙輥開煉機(jī)上薄通，膠料包輥后，依次加入 配方中的硬脂酸lg，氧化鋅2g，炭黑N220 30g，防老劑RD 2.5g，防老劑4020 4g，微晶蠟3g， 促進(jìn)劑CZ 0.5g，硫磺0.5g，ZDMA 4g。加入完畢后，薄通3次下片。放置24小時(shí)后，在130°C °C、 壓力為13MPa的平板硫化機(jī)上硫化，然后檢測(cè)材料的撕裂強(qiáng)度、伸張疲勞系數(shù)(十萬(wàn)次，百分 之百行程）以及熱氧老化系數(shù)（1〇〇°(：，7211、16811、33611)。材料的各項(xiàng)性能表征結(jié)果如表1所 不。
[0015] 實(shí)施案例3
[0016]將100g天然橡膠生膠在輥距為0.5mm的雙輥開煉機(jī)上薄通，膠料包輥后，依次加入 配方中的硬脂酸3g，氧化鋅5g，炭黑N220 60g，防老劑RD 0.5g，防老劑4020 0.5g，微晶蠟 lg，促進(jìn)劑CZ 3g，硫磺2g，ZDMA lg。加入完畢后，薄通5次下片。放置24小時(shí)后，在170°C、壓 力為18MPa的平板硫化機(jī)上硫化，然后檢測(cè)材料的撕裂強(qiáng)度、伸張疲勞系數(shù)(十萬(wàn)次，百分之 百行程）以及熱氧老化系數(shù)(100°(：，7211、16811、33611)。材料的各項(xiàng)性能表征結(jié)果如表1所示。 [0017] 實(shí)施案例4
[0018]將100g天然橡膠生膠在輥距為0.5mm的雙輥開煉機(jī)上薄通，膠料包輥后，依次加入 配方中的硬脂酸2g，氧化鋅3g，炭黑N220 45g，防老劑RD 1.5g，防老劑4020 2g，微晶蠟 1.5g，促進(jìn)劑CZ 2g，硫磺1.5g，ZDMA 3g。加入完畢后，薄通4次下片。放置24小時(shí)后，在150 °C、壓力為15MPa的平板硫化機(jī)上硫化，然后檢測(cè)材料的撕裂強(qiáng)度、伸張疲勞系數(shù)(十萬(wàn)次， 百分之百行程）以及熱氧老化系數(shù)（100°(：，7211、16811、33611)。材料的各項(xiàng)性能表征結(jié)果如表 1所示。
[0019] 對(duì)比案例1
[0020] 將100g天然橡膠生膠在輥距為0.5mm的雙輥開煉機(jī)上薄通，膠料包輥后，依次加入 配方中的硬脂酸2g，氧化鋅3.5g，炭黑N220 40g，防老劑RD lg，防老劑4020 2g，微晶蠟2g， 促進(jìn)劑CZ 2g，硫磺1.5g，DCP 2g。加入完畢后，薄通3次下片。放置24小時(shí)后，在150°C、壓力 為15MPa的平板硫化機(jī)上硫化，然后檢測(cè)材料的撕裂強(qiáng)度、伸張疲勞系數(shù)(十萬(wàn)次，百分之百 行程）以及熱氧老化系數(shù)(100°(：，7211、16811、33611)。材料的各項(xiàng)性能表征結(jié)果如表1所示。 [0021] 對(duì)比案例2
[0022]將100g天然橡膠生膠在輥距為0.5mm的雙輥開煉機(jī)上薄通，膠料包輥后，依次加入 配方中的硬脂酸2g，氧化鋅3.5g，炭黑N220 40g，防老劑RD lg，防老劑4020 2g，微晶蠟2g， 促進(jìn)劑CZ 2g，S 1.5g。加入完畢后，薄通3次下片。放置24小時(shí)后，在150°C、壓力為15MPa的 平板硫化機(jī)上硫化，然后檢測(cè)材料的撕裂強(qiáng)度、伸張疲勞系數(shù)(十萬(wàn)次，百分之百行程）以及 熱氧老化系數(shù)(1〇〇°(：，7211、16811、33611)。材料的各項(xiàng)性能表征結(jié)果如表1所示。
[0023] 對(duì)比案例3
[0024]將100g天然橡膠生膠在輥距為0.5mm的雙輥開煉機(jī)上薄通，膠料包輥后，依次加入 配方中的硬脂酸2g，氧化鋅3.5g，炭黑N220 40g，防老劑RD lg，防老劑4020 2g，微晶蠟2g， DCP 2g。加入完畢后，薄通3次下片。放置24小時(shí)后，在150°C、壓力為15MPa的平板硫化機(jī)上 硫化，然后檢測(cè)材料的撕裂強(qiáng)度、伸張疲勞系數(shù)(十萬(wàn)次，百分之百行程）以及熱氧老化系數(shù) (100°(：，7211、16811、33611)。材料的各項(xiàng)性能表征結(jié)果如表1所示。
[0025]表1天然橡膠硫化膠的力學(xué)性能結(jié)果對(duì)比 [0026]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種天然橡膠硫化體系，按重量計(jì)，包括以下成分:天然橡膠100份，炭黑N220 30-60 份，硬脂酸1-3份，氧化鋅2-5份，微晶蠟1-3份，防老劑RD 0.5-2.5份，防老劑4020 0.5-4份， 促進(jìn)劑CZ0.5-3份，硫磺0.5-2份，ZDMA 1 -4份。2. 應(yīng)用如權(quán)利要求1所述的硫化體系煉制天然橡膠的工藝，其特征在于： 將100份天然橡膠生膠在輥距為〇. 5mm的雙輥開煉機(jī)上薄通，膠料包輥后，依次加入配 方中的硬脂酸1-3份，氧化鋅2-5份，炭黑N220 30-60份，防老劑RD 0.5-2.5份，防老劑4020 0.5-4份，微晶蠟1-3份，促進(jìn)劑CZ 0.5-3份，硫磺0.5-2份，ZDMA 1-4份;加入完畢后，薄通3-5次下片;放置24小時(shí)后，在130 °C-170 °C、壓力為13-18MPa的平板硫化機(jī)上硫化。
【文檔編號(hào)】B29C35/02GK105837866SQ201610166728
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月20日
【發(fā)明人】劉軍, 張立群, 宋嘯宇, 羅西尼奧爾貝努瓦, 郭萊娜
【申請(qǐng)人】北京化工大學(xué)