氧化鎂對膠粉填充氫化丁腈橡膠性能的影響

楊昭+李守衡+翁國文

Influence of Magnesium Oxide on the Properties of Hydrogenated Nitrile Rubber Filled with Rubber Powders

摘 要：通過對膠粉進行工藝改性，探討了氧化鎂（MgO）對改性膠粉填充氫化丁腈橡膠（HNBR）硫化膠性能的影響。結果表明：MgO的加入能顯著提高HNBR硫化膠的耐熱空氣老化性能，當MgO用量為2.5份時，耐熱性最好；膠粉的改性溫度為30℃和薄通次數為15次時，硫化膠具有較好的物理機械性能。

關鍵詞：氧化鎂；膠粉；氫化丁腈橡膠

1前言

氫化丁腈橡膠（HNBR）是由NBR經催化加氫而制得的新型彈性體[1]。由于其主鏈的高飽和度，且含有強極性的腈基，因此具有優異的耐熱、耐油、耐候和耐化學介質性能，在汽車、能源等很多領域得到廣泛應用[2-3]。

氧化鎂（MgO）作為橡膠材料的重要助劑，能改善膠料的焦燒性能，有助于混煉膠的存放；能提高橡膠的耐熱氧老化性能，硫化膠的耐疲勞性能等[4-6]。但其對膠粉填充氫化丁腈橡膠性能的影響研究較少。

本工作主要研究了MgO的用量和膠粉的改性方法對HNBR硫化膠各項性能的影響。

2 實驗部分

2.1主要原材料

HNBR-2010，日本瑞翁公司產品；硫化膠粉，工廠廢膠；普通氧化鎂，江蘇省鹽城市東臺眾星瓦廠。

2.2 試驗配方

HNBR 100，DCP 3，ZnO 5，SA 1，MgO 變量，防老劑RD 1.5，防老劑MB 1，TAIC 2.5，白炭黑 40，膠粉 50。

2.3主要儀器和設備

X（S）K-160型開煉機和QLB-50D/Q型平板硫化機，無錫市第一橡塑機械有限公司；A1-7000-GD型高低溫拉力試驗機和GT-7017型老化試驗箱，高鐵科技股份有限公司。

2.4試樣制備

膠粉改性：將開煉機輥距調至0.5mm，控制不同的輥溫，加入膠粉進行薄通，直至膠料表面光滑（約薄通35次），薄通后的膠片停放4h以上備用。

混煉膠：混煉工藝為：HNBR→改性膠粉→SA、ZnO、MgO→防老劑→白炭黑→DCP、TAIC→薄通5次→下片，停放4～24h。

硫化膠：在平板硫化機上硫化，硫化條件為175℃/16MPa×10min。

2.5 性能測定

硫化膠各項性能均按相應國家標準測試。

3 結果與討論

3.1普通氧化鎂用量對硫化膠性能的影響

普通氧化鎂用量對硫化膠性能的影響如表1所示。

從表1可以看出，老化后硫化膠的拉斷伸長率均下降，拉伸強度和100%定伸應力均提高，說明在老化過程中交聯反應繼續進行，使得交聯密度增大，也說明了HNBR具有優異的耐高溫拉伸性能。隨著MgO的加入能明顯改善老化后硫化膠的拉斷伸長率變化率，這可能是由于MgO本身就屬于熱穩定性非常好的物質且能提高膠料的交聯密度，使硫化膠的耐高溫性能得到改善[7]。當MgO用量為2.5份時，硫化膠老化后的拉斷伸長率變化率變化最小。

3.2工藝性能

3.2.1改性溫度對硫化膠性能的影響

填充的膠粉采用30℃、70-80℃、90-100℃、110-120℃、130-140℃共5個改性溫度時對硫化膠性能的影響如表2所示。

由表2可知，隨著改性溫度的提高，硫化膠的拉伸強度逐漸降低，改性溫度為30℃時，拉伸強度最大，其它力學性能無明顯差異。熱氧老化后硫化膠的拉伸強度和100%定伸應力均有所提高，拉斷伸長率下降。

3.2.2 不同薄通次數對硫化膠性能的影響

填充的膠粉分別采用薄通15次、25次和35次時對硫化膠性能的影響如表3所示。

由表3可知，隨著膠粉薄通次數的增加，硫化膠的拉伸強度略有降低，但膠粉的薄通次數對硫化膠的各項性能影響不大。老化后硫化膠的拉伸強度和100%定伸應力增大，且隨著薄通次數的增加拉伸強度變化率增大，老化后硫化膠的拉斷伸長率降低。

3 結論

（1）MgO的加入能顯著提高HNBR膠料的耐熱空氣老化性能，在研究范圍內，當MgO用量為2.5份時，耐熱性最好。

（2）填充膠粉的改性溫度為30℃和薄通次數為15次時，硫化膠具有較好的物理機械性能。

（3）熱氧老化后硫化膠的拉伸強度增大，拉斷伸長率降低，說明HNBR的老化是結構化的過程。

參考文獻：

[1]章菊華，王珍，張洪雁等.氫化丁腈橡膠的結構與性能研究[J].材料工程，2011，（2）：31-34，51

[2]禹權，黃承亞，葉素娟.氫化丁腈橡膠的研究進展[J].特種橡膠制品，2006，27（2）：56-61

[3]周陽，鄒華，馮予星等.氫化丁腈橡膠的研究進展[J].橡膠工業，2017，64（3）：186-191.

[4]冷增杰，趙樹發，張向東等.導熱氧化鎂對三元乙丙導熱橡膠性能的影響[J].彈性體，2017，27（2）：29-32

[5]呂婧，陳光巖，趙菲.氧化鎂對橡膠減震材料性能的影響[J].彈性體.2015，25（6）：54-57.

[6]單鵬，任家樂，邵森等.使用氧化鎂提高載重斜交輪胎胎圈鋼絲膠性能[J].輪胎工業.2004，24（9）：542-544

[7]潘建茂，吳貽珍，肖建斌.氧化鋅和氧化鎂對過氧化物硫化氫化丁腈橡膠性能的影響[J].橡膠工業.2016，63（11）：676-679.

作者簡介：

楊昭（1980），男，河南虞城人，徐州工業職業技術學院材料工程學院講師，碩士，研究方向：橡膠材料與加工工藝。

基金項目：項目名稱：橡膠密封注劑的研究，項目代碼：20350886599932。