航空用天然膠厚制品配方研究
來(lái)源:深圳市澳佛特橡膠制品有限公司 發(fā)布日期:2016-08-29 瀏覽次數:1471
航空用天然膠厚制品經(jīng)常用作航空儀表的減震件,其配方和工藝有一定的特殊性。對一般橡膠制品生產(chǎn)來(lái)說(shuō),縮短硫化時(shí)間可以降低能耗,提高生產(chǎn)效率,降低成本;提高硫化溫度可以加快硫化反應速度。但在以天然膠為主的制品中,硫化溫度過(guò)高,將使硫化膠的交聯(lián)密度、物理機械性能下降,即硫化平坦性差,易于產(chǎn)生硫化返原現象。特別是對厚制品來(lái)說(shuō),因熱量是從制品外層逐步傳向內層,而橡膠本身又是熱的不良導體,要使制品最內層達到正硫化,外層膠必然已嚴重過(guò)硫,即產(chǎn)生成品硫化的嚴重不均勻,直接影響制品的實(shí)際使用性能。
近年來(lái)出現的促進(jìn)劑OTOS(N、N1-雙(氧二乙撐)硫代氨基甲酰次磺酰胺)是一種新型硫化促進(jìn)劑,它活性高,遲延性大,特別是高溫硫化天然膠時(shí),有很好的抗還原性,而且制品的耐熱性好。
本研究以航空用天然膠模壓厚制品作為實(shí)例,對其配方設計、工藝控制進(jìn)行探索,力求提高產(chǎn)品的硫化均勻性,從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命。
實(shí)驗研究
原材料包括:3#煙片膠,進(jìn)口;促進(jìn)劑OTOS,浙江黃巖東?;S(chǎng);偶聯(lián)劑為南大-42,南京大學(xué)化學(xué)系抗大化工廠(chǎng);KH-560,上海耀華玻璃廠(chǎng)產(chǎn)品;促DTDM,日本產(chǎn)品;其它均為工業(yè)品。
主要儀器與設備:XK-160開(kāi)煉機;400×400平板硫化機(電熱);LH-Ⅰ型硫化儀;XK-550開(kāi)煉機;WQB-2500B型拉力試驗機;SJ6408型電熱恒溫干燥箱。
基本配方為:3#煙片膠70,丁苯膠30,氧化鋅5,硬脂膠2,高耐磨炭黑45,沉淀法白炭黑10,石蠟1.5,芳烴油5,防老劑變量,其它助劑變量。
硫化膠的物理性能按相應國家標準測定。
結果與討論
硫化體系的選用
首先我們對普通硫黃硫化體系、半有效硫化體系和有效硫化體系試制的膠樣進(jìn)行了系列性能測試:物理機械性能、100℃×48h老化試驗具體性能見(jiàn)表1,硫化曲線(xiàn)示意圖見(jiàn)圖1。
表1 物理機械性能和老化性能
圖1 硫化儀曲線(xiàn)示意圖
(1.普通硫黃硫化體系 2.半有效硫化體系 3.有效硫化體系)
從圖表中可看出,有效硫化體系的老化后性能較好,硫化平坦性較好??梢韵胂?,由于—S—鍵能大,—SX—鍵能最小,因此隨硫化時(shí)間的延長(cháng),—S—趨多,—SX—、—S2—趨少,極限情況是全部變?yōu)閱瘟蜴I。而不穩定的—SX—、—S2—在延長(cháng)硫化時(shí)間或升高硫化溫度時(shí),發(fā)生交聯(lián)鍵斷裂,一部分轉化為穩定的單硫鍵,另一部分形成了造成主鏈改性的基團,即交聯(lián)密度下降、物理性能變壞的主要原因,因此我們選用有效硫化體系。
其次,進(jìn)行不同有效硫化體系的篩選,性能對比見(jiàn)表2。
表2 不同硫化體系性能對比
結果分析認為,促 OTOS 1.5/促 CZ 1/硫黃 0.5并用體系性能較好,這是因為一個(gè)OTOS分子在硫化時(shí)只能給出一個(gè)活性硫原子,形成的交聯(lián)鍵以單硫鍵較多,而一個(gè)分子DTDM卻能給出兩個(gè)硫原子,所形成的交聯(lián)鍵以雙硫鍵較多。顯而易見(jiàn),—S2—的熱穩定性不如—S—的好,表現在宏觀(guān)方面,就是使用促OTOS方案抗硫化返原性較好。
防老劑的影響
為了防止高溫表面氧化,選用合適的防老劑也很重要,特別是選用有協(xié)同作用的并用體系,來(lái)增強膠料的耐熱老化性能。通過(guò)比較,我們認為防老劑RD/防老劑4010NA 2/1.5較好。
金屬氧化物的應用
氧化鋅常作為無(wú)機活化劑,它既能加快硫化速度,又能提高硫化程度。在該制品中氧化鋅的加入,能有效提高膠料的導熱性能,也是一種方法。但氧化鋅用量太大,會(huì )出現填充效應,膠料有硬化趨勢。鑒于該制品物理機械性能要求較高,氧化鋅的用量受到一定限制,通過(guò)試驗,確定其用量為20份為宜。
工藝
模壓厚制品的硫化比一般模壓產(chǎn)品復雜,工藝上應采取相應的措施。
橡膠是熱的不良導體,隨制品厚度增大,硫化過(guò)程中制品內、外層間溫差也增大,所以在相同的硫化時(shí)間內所取得的各層硫化效應也不相等,造成硫化均勻性的差異。硫化溫度越高,差異越大,因此厚制品必須在比較低的溫度下進(jìn)行較長(cháng)時(shí)間的硫化,且采用分段升溫的方法。
未硫化的膠料在中等溫度的環(huán)境中預熱也不失為一種好辦法。
厚制品后硫化效應需充分考慮。
為減少制品出模開(kāi)裂,我們在裝膠量及硫化壓力方面也做了嘗試,認為裝膠量不可太多,壓力也應采用先高壓后低壓的方法。
結論
對厚制品來(lái)說(shuō),配方設計對保證產(chǎn)品質(zhì)量極為重要,特別是天然制品采用較高溫度長(cháng)時(shí)間硫化時(shí),硫化體系的合理選用是問(wèn)題的關(guān)鍵,采用促OTOS 1.5/CZ 1硫黃體系較好。
防老劑的用量比一般制品大,并用體系選用能產(chǎn)生協(xié)同作用的防老劑為好。
在制品性能允許的前提下,盡量多采用金屬氧化物類(lèi)導熱性好的補強填充劑,增強熱的傳導。
根據制品特點(diǎn)采用低溫長(cháng)時(shí)間硫化、逐步升溫方法很重要,不但能保證制品質(zhì)量且在一定程度上能提高產(chǎn)品合格率。
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