環保促進劑MTT在氯丁橡膠中的應用試驗

李 卉，李云峰，趙紅霞，王才朋

（1.山東陽谷華泰化工股份有限公司，山東 陽谷 252300；2.國家橡膠助劑工程技術研究中心，山東 陽谷 252300)

氯丁橡膠（CR)是一種綜合性能優異的通用合成橡膠，具有良好的物理性能和動態力學性能，優異的耐老化、耐燃、耐油和耐化學腐蝕等性能，廣泛用于各個行業。通常采用金屬氧化物硫化，有時配合有機促進劑，以提高硫化速度和交聯密度。CR最常用的促進劑ETU含有有毒有害物質，有致癌和導致胎畸形等危險，美國環境保障章程（EPA)已將促進劑ETU列為B2類可能使人類致癌的物質，因此尋找促進劑ETU的環保替代品是橡膠行業一項重要課題。

目前促進劑ETU常用的替代品中促進劑DETU可以等量替代，且其膠料的物理性能較好，但焦燒時間短得多；促進劑DPTU可增量替代，但其膠料的物理性能較差。因這兩種促進劑會釋放芥子氣，從長遠來看，作為促進劑ETU的替代品并不理想。促進劑MTT（3-甲基四氫噻唑-2-硫酮)作為一種新型促進劑，可代替促進劑ETU應用于CR中，促進氧化鋅與CR交聯，使膠料保持良好的物理性能和耐老化性能的同時，還具有無毒環保性。本工作主要研究促進劑MTT，DETU，DPTU替代促進劑ETU在CR中的應用。

1 實驗

1.1 主要原材料

CR，牌號SN121，山西山納合成橡膠有限公司產品；炭黑N774，江西黑貓炭黑股份有限公司產品；促進劑ETU，DETU，DPTU和MTT，山東陽谷華泰化工股份有限公司產品。

1.2 配方

1#配方：CR 100，炭黑N774 55，氧化鎂4，氧化鋅 5，芳烴油 5，防老劑6PPD 1，潤滑劑HT222 2，促進劑ETU 0.5。

2#—4#配方分別用促進劑DETU，DPTU和MTT等量替代促進劑ETU，其余組分和用量均與1#配方相同。

1.3 主要設備和儀器

XK-160型開煉機，大連誠信橡塑機械有限公司產品；XSM-1/10～120型密煉機，上海科創橡塑機械設備有限公司產品；HS-100T-RTMO型平板硫化機，佳鑫電子設備科技（深圳)有限公司產品；INSTRON3365型電子材料萬能試驗機，美國英斯特朗公司產品；GT-7080-S2型門尼粘度試驗機、GT-MV2000型無轉子硫化儀、GT-7024-RE型橡膠回彈性測試儀、GT-7012-D型DIN磨耗試驗機和GT-7017-M型老化試驗箱，高鐵檢測儀器有限公司產品。

1.4 試樣制備

膠料分兩段混煉。一段混煉膠在密煉機中進行，將CR、炭黑和小料共混，190 s后排膠，排膠溫度（120±5) ℃。二段混煉在開煉機上進行，4 mm輥距包輥1 min，加氧化鋅、氧化鎂、促進劑后左右各割3刀，1 mm輥距打4個包，4 mm輥距打4個卷，下片。

1.5 性能測試

各項性能按相應國家標準測試。

2 結果與討論

2.1 硫化特性

促進劑對膠料硫化特性的影響如表1所示。

表1 促進劑對膠料硫化特性的影響

從表1可以看出：4#配方膠料的FL最小，說明使用促進劑MTT膠料的流動性比其他促進劑膠料好；1#配方膠料的Fmax－FL明顯大于其他配方膠料，而Fmax－FL表征膠料的交聯密度，其值越大，膠料的交聯密度越高，即1#配方膠料的交聯密度最大，其次為4#配方膠料，3#配方膠料較小；4#配方膠料的t90最短，ts1最長，1#配方膠料的t90最長，2#配方膠料的ts1最短；1#配方膠料的Vc最慢，2#和3#配方膠料的Vc相當，4#配方膠料的Vc最快。說明相對于促進劑ETU，促進劑DETU，DPTU和MTT均可縮短膠料的硫化時間，提高生產效率，其中促進劑MTT的效果最明顯，加工安全性能較好，交聯密度較大。

2.2 物理性能

促進劑對膠料物理性能的影響如表2所示。

從表2可以看出：1#配方膠料的100%定伸應力、300%定伸應力和拉伸強度比其他配方膠料高，3#配方膠料的拉伸強度最小和壓縮永久變形最大，這與其交聯密度最小相對應，2#和4#配方膠料的拉伸性能較好，4個配方膠料的硬度、回彈值、耐磨性能和耐熱空氣老化性能差別不大。總體而言，促進劑MTT膠料與促進劑ETU膠料的性能最接近。

表2 不同促進劑對膠料物理性能的影響

3 結論

（1)與促進劑ETU膠料相比，促進劑DETU膠料的焦燒時間較短，交聯密度較低；促進劑MTT膠料的焦燒時間略短，硫化速度較快，加工安全性能更好，交聯密度較大。

（2)促進劑ETU，DETU，DPTU和MMT膠料的硬度、回彈值、耐磨性能和耐熱空氣老化性能差別不大，而促進劑DPTU膠料的拉伸強度最小，壓縮永久變形最大，促進劑MTT和DETU膠料的拉伸性能較好，壓縮永久變形較小。

（3)從環保角度考慮，促進劑MTT比促進劑DETU和DPTU更適合替代ETU。