夏　琳1,邱桂學(xué)1,吳波震1,劉德良2,王　曄3,于　濤4(1.青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院,山東青島266042;2.中國(guó)石油吉林石化公司研究院,吉林吉林132021;3.中國(guó)石油吉林石化公司營(yíng)銷(xiāo)儲(chǔ)運(yùn)部,吉林吉林132021;4.中國(guó)石油吉林石化公司,吉林吉林132021)

       摘　要:研究了白炭黑對(duì)POE硫化膠補(bǔ)強(qiáng)性能的影響。結(jié)果表明,POE隨著交聯(lián)程度的增加,力學(xué)性能逐漸下降;白炭黑對(duì)POE硫化膠補(bǔ)強(qiáng)效果顯著,其用量20份以上時(shí),拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度較高,扯斷永久變形率明顯降低。

關(guān)鍵詞:白炭黑;彈性體;POE

中圖分類(lèi)號(hào):TQ 330.38文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1005-3174(2007)03-0042-02

POE是由乙烯和辛烯共聚而成的一種新型的聚烯烴熱塑性彈性體,其本身具有耐低溫(脆性溫度低于-45℃)和耐老化等優(yōu)異的性能[1],廣泛應(yīng)用于橡塑工業(yè)中,已成為塑料、橡膠行業(yè)的重要應(yīng)用材料。未交聯(lián)的POE材料耐溫等級(jí)低(小于80℃),扯斷永久變形大(約200%),因此,不能滿足受力狀態(tài)下的工程使用要求。為滿足受力狀態(tài)下工程使用的要求,有必要對(duì)聚烯烴彈性體POE進(jìn)行交聯(lián),交聯(lián)POE的耐熱等級(jí)和永久變形均比未交聯(lián)POE有所改善[2]。本實(shí)驗(yàn)工作主要是對(duì)白炭黑補(bǔ)強(qiáng)POE硫化膠的力學(xué)性能進(jìn)行研究。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1　原材料

POE:牌號(hào)Engage 8150,杜邦陶氏化學(xué)公司生產(chǎn);TH-白炭黑:BT-02型,烏海市天源化工有限責(zé)任公司生產(chǎn);其它配合劑均為市售工業(yè)產(chǎn)品。

1.2　主要儀器和設(shè)備

雙輥筒塑煉機(jī):SK-160B,上海橡膠機(jī)械廠;平板硫化機(jī)XLB:青島第三橡膠機(jī)械廠;平板硫化機(jī):煙臺(tái)橡膠廠;氣壓自動(dòng)切片機(jī):GT-7016-AR,高鐵檢測(cè)儀器有限公司;橡膠硬度計(jì)(邵氏A):上海險(xiǎn)峰電影機(jī)械廠;HD-10厚度計(jì):上?；C(jī)械器廠;拉力試驗(yàn)機(jī):AI-7000M,高鐵科技股份有限公司。

1.3　試樣制備及測(cè)試

雙輥筒煉塑機(jī)輥溫控制在110℃左右,投入POE,待其呈透明狀后,加入抗氧劑。放大輥距依次加入抗氧劑等填充劑,待其混勻后,再減小輥距,薄通3~5次。最后按硫化曲線確定硫化時(shí)間,在25 t平板硫化機(jī)上,于170℃左右加壓硫化10~30 min。

1.4　性能測(cè)試

拉伸試驗(yàn)及扯斷伸長(zhǎng)率按GB/T528—92測(cè)試,拉伸速率500 mm/min;撕裂試驗(yàn)按GB/T529—91測(cè)試,拉伸速率500 mm/min;硬度試驗(yàn)按GB11204—89測(cè)試。

2　結(jié)果與討論

2.1　交聯(lián)劑用量對(duì)POE性能的影響

POE的分子鏈?zhǔn)秋柡偷?所以需要用過(guò)氧化物或輻射交聯(lián),本工作選過(guò)氧化二異丙苯(DCP)作交聯(lián)劑,考察其用量對(duì)POE力學(xué)性能的影響,如表1所示。

從表1可以看出,當(dāng)POE加入DCP進(jìn)行交聯(lián)時(shí),隨DCP用量的增加,試樣的拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率和扯斷永久變形率都降低,且由2份增加至4份時(shí),POE硫化膠的力學(xué)性能驟減。POE的拉伸強(qiáng)度由最初的13.76 MPa下降到2.82 MPa;扯斷伸長(zhǎng)率由806.38%降至135.79%。

DCP交聯(lián)聚烯烴彈性體POE,造成力學(xué)性能下降的主要原因是:一定量交聯(lián)劑的加入可使材料形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),交聯(lián)點(diǎn)的存在限制了分子鏈的運(yùn)動(dòng),當(dāng)DCP含量提高時(shí),交聯(lián)點(diǎn)密度提高,破壞了結(jié)晶區(qū),當(dāng)試樣受到拉伸時(shí)分子鏈的取向受化學(xué)交聯(lián)鍵的限制也有所降低,所以交聯(lián)彈性體的拉伸性能反而遠(yuǎn)低于物理交聯(lián)點(diǎn)(物理結(jié)晶)很多的未經(jīng)交聯(lián)的彈性體。

2.2　DCP用量對(duì)白炭黑補(bǔ)強(qiáng)POE硫化膠性能的影響

由上面的實(shí)驗(yàn)可以看出,要提高交聯(lián)POE的力學(xué)性能,只加入DCP力學(xué)性能滿足不了用戶要求,必須對(duì)材料進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。這里采用白炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)劑,為了得到補(bǔ)強(qiáng)體系中DCP的最佳用量,在配方中把DCP含量作為變量,填充40份白炭黑進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

表2是DCP用量對(duì)POE硫化膠力學(xué)性能的影響?？梢钥闯?白炭黑補(bǔ)強(qiáng)POE硫化膠效果很明顯,隨著DCP用量的增加,拉伸強(qiáng)度先增加后減小;當(dāng)DCP用量為2份時(shí),拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大為18.33 MPa,撕裂強(qiáng)度為72.28 MPa。由此可見(jiàn),白炭黑對(duì)POE硫化膠的補(bǔ)強(qiáng)效果十分明顯,并發(fā)現(xiàn)對(duì)白炭黑補(bǔ)強(qiáng)POE硫化膠來(lái)說(shuō),DCP的最佳用量為2份。

究其原因,可能是由于白炭黑的一次結(jié)構(gòu)形態(tài)呈鏈枝狀,表面有大量羥基,主要為硅醇基還有硅氧烷基。當(dāng)白炭黑填充到交聯(lián)POE內(nèi)時(shí),由于白炭黑表面與高分子鏈之間發(fā)生了許多化學(xué)物理反應(yīng),使白炭黑表面結(jié)合了大量的高分子鏈,形成一定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。當(dāng)材料受到拉伸作用時(shí),白炭黑粒子之間的分子鏈段就會(huì)受到力的作用,且其中一根分子鏈上受到的力可以通過(guò)白炭黑粒子傳遞到其它分子鏈上,即使白炭黑粒子之間的分子鏈長(zhǎng)短不一,其中的某一根短鏈發(fā)生斷裂,其它的鏈照樣起作用,所以白炭黑起到了補(bǔ)強(qiáng)的效果。當(dāng)DCP用量過(guò)多時(shí),材料過(guò)度交聯(lián),交聯(lián)點(diǎn)之間的分子鏈長(zhǎng)度變短,可伸展性變差,力學(xué)性能降低。

2.3　白炭黑用量對(duì)POE硫化膠性能的影響由上面實(shí)驗(yàn)看出,交聯(lián)劑用量為2份時(shí)效果最佳,為了進(jìn)一步研究白炭黑對(duì)POE膠料的補(bǔ)強(qiáng)效果,固定DCP用量為2份,考察白炭黑用量對(duì)POE力學(xué)性能的影響,見(jiàn)表3。

從表3可以看出,隨白炭黑用量的增加,硫化膠的拉伸強(qiáng)度基本上先增加后減小,撕裂強(qiáng)度從34.05 MPa增加到80.67MPa,增大的趨勢(shì)也很明顯。由此可見(jiàn),白炭黑補(bǔ)強(qiáng)效果明顯,故在其應(yīng)用時(shí),可根據(jù)綜合力學(xué)性能的需要選擇適當(dāng)?shù)陌滋亢谟昧俊?/p>

3　結(jié)　論

(1)交聯(lián)劑DCP用量為2份時(shí),補(bǔ)強(qiáng)POE硫化膠的綜合力學(xué)性能較好。

(2)白炭黑對(duì)POE硫化膠具有非常好的補(bǔ)強(qiáng)效果,其用量20份以上較佳。