氯丁膠的耐熱老化性能
發(fā)布時間:2013-12-07 12:00
氯丁膠具有很高的耐熱老化性能，在100-150℃下加熱時性能無多大變化，超過天然膠、丁苯膠、順丁膠和丁晴膠，但不如丁基膠、氯磺化聚乙烯橡膠、氯化聚乙烯橡膠、聚丙烯酸酯橡膠、異丙膠、氟橡膠與硅橡膠，W型氯丁膠和氯磺化聚乙烯膠的熱穩(wěn)定時間的對數(shù)和溫度，在伸長不超過100%的情況下都是線性關(guān)系，并且這些直線幾乎平行，氯磺化聚乙烯橡膠的耐熱老化性比W型氯丁膠高15-20℃。
硫醇調(diào)節(jié)的氯丁膠最耐熱老化。各品種氯丁膠的耐熱老化性都不同。用熱容量法或者差熱分析法測定耐熱性時，凡在加工或聚合過程中發(fā)生氧化的聚合物的熱穩(wěn)定性都降低。乳化劑的類型對熱老化穩(wěn)定性的影響是：用歧化松香皂代替一般松香皂使橡膠的熱穩(wěn)定性明顯提高。生膠的轉(zhuǎn)化率降低，熱老化穩(wěn)定性提高。其原因足支化度減小、降解速率和結(jié)構(gòu)化速率變慢。
對于氯丁膠來說，氧的一次加成活化能比非極性橡膠高，因此在較低溫度下氯丁膠的氧化緩慢。但在高溫下，氯丁膠對氧化的穩(wěn)定性減小，老化速率加快。氧在氯丁膠中的溶解度很低但擴散活化能很高，這是很重要的特性，會對生膠和硫化膠的老化過程發(fā)生影響。
氯丁膠及其硫化膠與其他橡膠一樣，在老化過程中由于發(fā)生氧化反應(yīng)，出現(xiàn)了含氧基團，發(fā)生了解聚和結(jié)構(gòu)化作用，所以分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了復(fù)雜變化。氯丁膠的結(jié)構(gòu)特性決定了有特殊反應(yīng)，其中主要是釋出氯化氫和結(jié)構(gòu)化。在氧化過程中，有氯化氫釋出的同時，有聚合物發(fā)生交聯(lián)。由氧化作用造成的氯化氫釋出，導(dǎo)致在聚合物中產(chǎn)生新的活性中心，從而使聚合或結(jié)構(gòu)化速率加快。
在硫黃調(diào)節(jié)型氯丁膠中，氧化過程生成分子內(nèi)過氧化物，秋蘭姆對鏈段中的多硫鍵裂解起著重要作用。因此，GNA型氯丁膠的起始分解溫度大大低于W型氯丁膠，研究表明，結(jié)構(gòu)變化開始于活動氯的分離，強烈氧化以及極性基團的生成，而后主鏈上的氯被析出并沿雙鍵發(fā)生反應(yīng)，其結(jié)果使結(jié)晶速率減小，當(dāng)氧化速率相當(dāng)人時，能完全抑制結(jié)晶作用。
氯丁膠硫化膠在老化過程中性能發(fā)生變化，定伸應(yīng)力和硬度增加，而伸長率和回彈率降低。拉伸強度的變化特征！j填料種類和用量及膠料的組成有關(guān)。一般情況是開始稍有增大，而后略有降低，在較高的溫度下老化，拉伸強度降低得更厲害。耐水和耐寒性稍有降低，而耐油性則提高。考核氯丁硫化膠耐熱性的關(guān)鍵指標(biāo)足扯斷伸長率和硬度。
在長期熱老化中，伸長率降低慢，硬度上升慢，則該配方的氯丁硫化膠熱老化比較好。其他物性均可由此變化作出推測。影響氯丁硫化膠熱老化的原因有以下幾點。
硫化體系在制造耐熱老化的氯丁硫化膠時，橡膠硫化劑的選擇有很大意義。要盡量不用硫黃和含有易起反應(yīng)的硫化合物。因為在高溫下它們會提高硬度。試驗表明，氧化鎂、氧化鋅體系較好，該體系和氧化鉛差別不大。氧化鋅使用10～15份時，可保持膠料的耐熱性，特別是保持其彈性。氧化鎂用量即使超過4份，也不會提高耐熱性。
硫化過程中產(chǎn)生的氯化鋅能抑制氯丁膠在老化過程中的氧化和結(jié)構(gòu)化。金屬氧化物的種類對老化性能也有影響。氧化鎂和氧化鋅并用時的穩(wěn)定性最高。分散性高的氧化鎂使橡膠的老化穩(wěn)定性更高一些。用硬脂酸鈣或者煅燒碳酸鈣代替氧化鎂，穩(wěn)定性有些提高，但膠料的早期硫化傾向和在水中的膨脹度增大。氧化鋅和氧化鎂的配比和用量對老化有很大作用。
本文參考《氯丁膠加工與應(yīng)用》一書。 相關(guān)鏈接
