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)定時間的對數和溫度，在伸長不超過100%的情況下都是線性關系，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、降解速率和結構化速率變慢。
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，出現了含氧基團，發(fā)生了解聚和結構化作用，所以分子結構發(fā)生了復雜變化。氯丁膠的結構特性決定了有特殊反應，其中主要是釋出氯化氫和結構化。在氧化過程中，有氯化氫釋出的同時，有聚合物發(fā)生交聯。由氧化作用造成的氯化氫釋出，導致在聚合物中產生新的活性中心，從而使聚合或結構化速率加快。
在硫黃調節(jié)型氯丁膠中，氧化過程生成分子內過氧化物，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，結構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，其結果使結晶速率減小，當氧化速率相當人時，能完全抑制結晶作用。
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。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鍵指標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。
硫化過程中產生的氯化鋅能抑制氯丁膠在老化過程中的氧化和結構化。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《氯丁膠加工與應用》一書。 相關鏈接
