2种乙烯丙烯酸酯橡胶的对比研究

弹性体,2016-02-25,26(1):19~22研究●开发CHINA ELASTOMERICS2种乙烯丙烯酸酯橡胶的对比研究*郑爱隔,赵志鹛,史新妍°"(青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛266042)摘要:选用了 美国杜邦公司生产的2个牌号的乙烯丙烯酸酯橡胶Vamac@G和Vamac@GLS,从相对分子质量、玻璃化转变温度以及物理性能等方面进行了对比研究。结果表明,与Vamac@G相比，Vamac@GLS的相对分子质量较低，相对分子质量分布较宽，玻璃化转变温度较低。炭黑填充的Vamac@GLS的Payne效应比VamacG明显，说明炭黑在VamacOGLS中分散较差。VamacGLS 生胶的门尼黏度稍低,但炭黑填充混炼胶的门尼黏度却远高于VamacOG。 采用相同的硫化体系时，VamacGLS的硫化程度高于Vamac@G. VamacDGLS的硬度、定伸应力、拉伸强度以及扯断伸长率均略高于Vamac@G,两者的耐热空气老化性能接近。关键词:乙烯丙烯酸酯橡胶;相对分子质量;玻璃化转变温度;物理机械性能中图分类号: TQ 33.97文献标识码:A文章编号:1005-3174(2016>01-0019-04乙烯丙烯酸酯橡胶(AEM)是由美国杜邦公50;硬脂酸1. 0;RD 2;ZDMC 1;硬脂酸钠4. 0;1#司最早研发问世，由乙烯-丙烯酸酯共聚而成，硫化剂(己二氨基甲酸盐) 1.5。其主链为饱和碳链,侧链为极性酯基。与丙烯酸1.3 试样制备酯橡胶(ACM)相比,AEM具有好的耐低温性能将AEM投至哈尔滨哈普电器有限公司生产和耐臭氧攻击性([23],被广泛应用于汽车发动机和的RM-200C型转矩流变仪中混炼3~4 min,温传动系统的各种密封部件和软管,可使部件有好度为40 C、转子的转速为70 r/min,然后加入硬的综合性能和可靠性[1。汽车业制造技术的发展脂酸、RD、-半炭黑,再过5 min后加入另外一半推动AEM的开发[5)，近年来由于引擎罩下温度炭黑,转矩-时间曲线平稳后排料。在开炼机上加不断提高和新机油的采用,AEM已被北美和日人硬脂酸钠、ZDMC和1#硫化剂,薄通4~6次后本的主要厂家用于制造TOC软管。本文将美国下片,停放1d.将胶料在真空平板硫化机上硫化杜邦公司生产的VamacDG和VamacOGLS从相对分子质量、玻璃化转变温度和基本物理性能等制得试片,硫化温度为180 C。放置1d后进行方面进行了对比研究,以期为AEM的选用提供.二段硫化,硫化条件为100 CX5h,停放1d后裁成标准哑铃型试样,待用。技术参考。1.4 性能测试1实验部分(1)相对分子质量及其分布:用四氢呋喃溶.1 原料解2mg样品,采用凝胶渗透色谱法(GPC)测定橡乙烯丙烯酸酯橡胶Vamac G和Vamac⑧胶的相对分子质量及其分布。GLS:美国杜邦公司;炭黑N330:德固赛公司;硬(2)门尼黏度:采用美国Alpha 公司生产的脂酸、防老剂RD及ZDMC均为市售产品。门尼黏度仪按GB/T 1232. 1-2000测定混炼胶1.2 实验配方的门尼黏度。实验配方(质量份)为:AEM100;炭黑N330(3)硫化特性:采用美国Alpha公司生产的.自然科学基金项目(51273101);山东省高校科技计划项目(12'A^1作者青介:郑要隔(1989-7.安.山东荷泽人，在读硕士研究生，主要研究方向中国煤化工料的研究。* *通讯联系人:史新妍(1968-),女,山东莱西人,副教授,主要从事橡胶阻fYHCNMHG的研究工作。收稿日期:2015-12-09.●20●弹性体第26卷无转子硫化仪按GB/T 16584-1996测定混炼胶升高。由图2还可以看出,Vamac@GLS的玻璃的硫化特性。化转变温度较Vamac@G低。玻璃化转变温度的(4)硬度:采用上海六菱仪器厂生产的硬度高低反映其耐低温性的好坏，因此VamacGLS测试仪按GB/T 531-92测试试样的硬度,测试的耐低温性优于VamacG.温度为室温。(5)拉伸性能:采用台湾高铁公司生产的电0. 44-子拉力实验机按GB/T 528-1998测试试样的拉伸性能。0.40(6)差示扫描量热分析(DSC):称量5~10-29.1 - Vamac@G-25.2mg橡胶样品，剪碎,均匀平铺在坩埚的底部，进0.36- Vamac8 GLS样进行测试。扫描温度为- 100~70 C,升温速0. 32率为10 "C/min,氮气氛围。10 20(7)混炼胶动态性能:采用美国Alpha公司生产的橡胶加工分析仪RPA2000进行应变扫图22个牌号 AEM的DSC曲线描,测试条件为:频率1 Hz、温度60 C.2.3 混炼胶的动态性能2结果与讨论混炼胶的动态性能测试条件为:温度60 C,2.1相对分子质及其分布频率1 Hz,应变范围0. 28% ~100%。由图1和表1可以看出,与天然橡胶相比,2将经过密炼开炼并且停置2d的填充50份个牌号AEM的相对分子质量较高°0],其重均相N330的混炼胶进行应变扫描测试。由图3可以对分子质量高达200万。VamacG的相对分子看出,随着应变的增大,储能模量(G')呈现典型质量比Vamac@GLS高,相对分子质量分布较的非线性下降,这就是Payne效应[7-8]。VamacDVamacOGLS窄。GLS的初始G'明显高于Vamac@G,随着应变增加G'的下降幅度(OG')也较大,表明炭黑在填充Vamac@GLS时形成的填料网络程度较高,分散a-Vamac@ G性较差。●- Vamac&GLS1200- Vamac G1000●VamacBGLS00 t5时间/min圈1 2个牌号AEM的GPC曲线表12个牌号AEM相对分子质量t及其分布相对分子质及其分布Vamac@GVamac@GLS74 94758 04.110100M.225 578195 091Mw/M.3. 0103. 361应变/%圉3 G'~应变曲线2.2 DSC 分析由图2可以看出,2个牌号AEM的玻璃化转2.4门尼黏度变温度比二烯类橡胶偏高,这是因为AEM有大图4为2个牌号AEM的生胶和混炼胶的门的极性侧链,由于其极性的相互作用和空间位阻尼黏度。中国煤化工G;生胶的门尼.效应使内旋转位垒升高,从而使玻璃化转变温度黏度较VaCNM H GacG的相对.第1期郑爱隔,等.2种乙烯丙烯酸酯橡胶的对比研究●21●分子质量分布较窄有关。从图4还可以看出,炭表22个牌号 AEM的硫化特性参敷黑填充后胶料的门尼黏度均明显增加,这是因为碲化特性Vamac@GVamsc@GLS一部分橡胶大分子链吸附在炭黑粒子表面形成结ML/(dN. m)0. 67Mn/(dN. m)17.8118.42 .合橡胶,还有一部分橡胶大分子在炭黑聚集体链MH - ML/(dN. m)17.1417. 37枝状结构中形成包容胶。在加人50份炭黑时，t1o/ min740. 98tgo/ min3. 0313. 04VamacOGLS的门尼黏度远高于VamacG,这是因为炭黑在Vamac@GLS中分散性较差,形成较2.6物理机械性能多的炭黑填料网络,使门尼黏度显著增加。表3和图6分别为相同的硫化体系下2个牌100 r号AEM的物理机械性能和应力-应变曲线图。由表4可以看出, Vamac GLS的硬度、定伸应200生胶.8(混炼胶力、拉伸强度和扯断伸长率均略高于Vamac@G.60-58.9橡胶的相对分子质量、填料的分散性以及硫化程度对橡胶的物理机械性能均有影响,其中硫化程40-度对VamacDG和Vamac@GLS的物理机械性能_24.620影响较大,因此与VamacD G相比，Vamac@ GLS物理机械性能较好。VamacGVamaco GLS图4生胶和混炼胶的门尼黏度20-2.5硫化特性5+由图5和表2可以看出,2个牌号AEM的最大扭矩(M;)均较高,这源于橡胶分子链的挺性和国101- VamacB G●- VamacOGLS炭黑的补强作用C+10]。此外，在采用相同的硫化体系时，VamacOG的前期硫化速度较Vamac@100200300400 500GLS快,后期硫化速度较慢,因而二者的正硫化时间相当。Vamac⑧GLS的硫化程度(M;-ML)应变/%较高。2个牌号AEM的焦烧时间均小于1min,圉62个牌号 AEM的应力-应变曲线因此在制备制品时应加人防焦剂以防早期焦烧，表32个牌号AEM的物理机械性能影响制品性能。由图5还可以看出,这2个胶的Vamac⑧GVamac⑧GLS硫化曲线在25 min后呈缓慢上升趋势,因此为保邵尔A硬度7680证其性能应进行二段硫化使其硫化程度更高、交100%定伸应力/MPa3. 623. 95300%定伸应力/MPa14. 5715.04联网络更稳定。拉伸强度/MPa20. 021.7扯断伸长事/%374766-2.7热空 气老化性能12-由表4和图7可以看出,热空气老化后,2个牌号AEM的硬度、定伸应力和拉伸强度均增加,备扯断伸长率均降低。这说明AEM在老化的过程- Vamac8GLS .中以热交联为主,交联程度增加,交联点间的相对分子质量降低,对链段运动的限制增加,使得扯断51015202530伸长率降低。Vamac@G的拉伸强度的变化较时间/minVamaCGLS中国煤化芏耐热空气老图5 2个牌号AEM的硫化特性曲线化性较好。HMHCNMHG气老化前后.●22●弹性体第26卷这2个胶的应力-应变的曲线很相近,表明其耐热(3) VamacOG 生胶的门尼黏度稍高,但空气老化性能也相近。Vamac@GLS混炼胶的门尼黏度远高于Vamac⑧表42个牌号AEM的耐热空气老化性能"G;VamacDGLS的硫化程度高于Vamac@G。性能Vamac@GVamac@GIS(4) Vamac@GLS的硬度、定伸应力、拉伸强邵尔A硬度76/7780/82度以及扯断伸长率均略高于VamacDG;两者的耐100%定伸应力/MPa3.62/6.373. 95/6. 78热空气老化性能接近。拉伸强度/MPa20. 0/21.021. 7/24.0拉伸强度变化事/%10.6扯断伸长率/%437/266476/320参考文献:1)‘/'繭后分别为热空气老化前后的性能,老化条件为100 cx[1] 肖风亮. 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In Vamac@GLS Carbon black dispersion was worsethan that in VamacO G. For raw rubber the Mooney viscosity of Vamac G was higher, but the com-pound of VamacO GLS was obviously higher. The hardness , tensile stress , tensile strength and elonga-tion at break of Vamac@GLS were slightly higher than the VamacOG.Key words: ethylene acrylic rubber( AEM) ;relative molecula中国煤化工:emperature;mechanical properties"FYHCNM HG.