橡膠熱氧老化機(jī)理及硅橡膠改性三元乙丙橡膠耐熱氧老化性能研究.pdf

1、橡膠制品優(yōu)異的高彈性在社會生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，橡膠制品的老化也越來越受到關(guān)注。橡膠的老化在外觀上表現(xiàn)為變軟發(fā)粘或變硬發(fā)脆，力學(xué)性能隨著老化時間的延長逐漸下降的過程。針對橡膠制品不同的老化類型和過程，設(shè)計恰當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施可有效地避免不必要的人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失。橡膠制品使用工況很復(fù)雜，引發(fā)橡膠發(fā)生老化因素很多，例如:熱、光、氧氣、臭氧、金屬離子等等。熱氧老化作為橡膠老化主要方式之一，一直是眾多學(xué)者研究和探索的重點(diǎn)。本文選取目前最大的通用合成

2、橡膠-丁苯橡膠(SBR)作為熱氧老化研究對象，利用液相復(fù)合法和絮膠工藝制備了含抗氧劑的膠樣，通過測試膠樣不同老化時間的門尼粘度、黃變指數(shù)及紅外譜圖，探究了SBR的老化機(jī)理及抗氧劑的抗氧機(jī)理;通過凝聚相反應(yīng)動力學(xué)及溫度函數(shù)預(yù)測出SBR生膠在不同環(huán)境溫度下的貯存壽命和主輔抗氧劑的協(xié)同因子，并對比門尼粘度和黃變指數(shù)規(guī)律驗(yàn)證了熱分析方法的可行性。
　　首先制備了細(xì)化的抗氧劑乳液，將其與乳聚丁苯膠乳進(jìn)行液相復(fù)合，并通過絮膠工藝制備含抗氧劑的

3、膠樣。門尼粘度的測試結(jié)果表明:SBR生膠的老化行為是先降解后交聯(lián)，抗氧劑的加入能夠減緩橡膠熱氧老化的進(jìn)程，主輔抗氧劑復(fù)配具有最好的抗氧效果，其次分別是單加主抗氧劑和單加輔助抗氧劑。門尼粘度測試結(jié)果結(jié)合空白試樣的紅外譜圖反映出丁苯橡膠的熱氧老化主要集中在丁二烯鏈段，且整個熱氧老化過程中含氧自由基彼此碰撞會生成大量的醛酮酯類結(jié)構(gòu)。黃度指數(shù)表明抗氧劑的加入能延緩熱氧老化進(jìn)程，但酚類抗氧劑在發(fā)揮抗氧效果的同時自身會形成苯醌類結(jié)構(gòu)，膠樣的黃度增加

4、。
　　采用差熱分析(DTA)測試了膠樣在空氣氣氛中不同升溫速率下的氧化起始溫度(Ti)，通過凝聚相反應(yīng)動力學(xué)結(jié)合阿累尼烏斯溫度函數(shù)或經(jīng)驗(yàn)溫度函數(shù)預(yù)測不同抗氧劑膠樣在100℃和25℃的貯存壽命，反映的抗氧劑抗氧效果的規(guī)律與門尼粘度結(jié)果相一致，驗(yàn)證了熱分析方法的可行性。進(jìn)一步利用SBR不同環(huán)境溫度下的貯存壽命計算出主輔抗氧劑的協(xié)同因子(IS)，得出抗氧劑的協(xié)同因子隨著環(huán)境溫度的下降而增大的結(jié)論。熱失重方法(TG)測試發(fā)現(xiàn)不同抗氧劑膠

5、樣的失重百分之五的溫度(T0.05)相差不大，驗(yàn)證了SBR交聯(lián)形式的老化行為。
　　目前耐高溫輸送帶覆蓋膠的基體材料選用的是EPDM，它可以在150℃下長期使用，但由于我國是水泥、鋼鐵等生產(chǎn)大國，熟料溫度長時間保持在200～600℃，部分物料瞬時溫度可得到600℃以上，因此制備更高級別耐高溫覆蓋膠顯得尤為重要。2005年國內(nèi)硅橡膠合成技術(shù)的突破，打破國際硅橡膠價格的壟斷，硅橡膠價格大幅下降，但硅橡膠本身熔體強(qiáng)度太低，無法達(dá)到結(jié)構(gòu)件