通用聚二烯烴橡膠硫化過程中交聯(lián)網絡及分子鏈構型演變.pdf

1、本文通過綜合運用橡膠加工分析儀RPA2000、核磁共振交聯(lián)密度儀、差示掃描量熱儀、紅外光譜儀等儀器及其分析方法，系統(tǒng)的考察了硫化過程中通用聚二烯烴橡膠的硫化轉矩與微觀結構參數以及溶解/溶脹情況的變化，探討了實驗膠料硫化過程中交聯(lián)網絡結構的演變規(guī)律，并對順丁橡膠的大分子鏈結構在硫化過程中的演變及其對結晶行為的影響進行了分析研究。論文首先對不同硫化時間的順丁橡膠(BR)、丁苯橡膠(SBR)、天然橡膠(NR)的硫化轉矩、凝膠含量、交聯(lián)密度的變

2、化規(guī)律進行考察和分析，研究了上述三種膠料在整個硫化過程中交聯(lián)網絡結構的形成與發(fā)展：分析了BR/NR、SBR/NR并用膠的基本交聯(lián)網絡形成時的臨界行為，同時對并用膠中兩種組分橡膠參與交聯(lián)的相對速度進行了初步考察；確定了三種膠料形成基本交聯(lián)網絡時的硫化體系臨界用量；分別對未填充BR混煉膠、BR硫化膠進行了等溫、非等溫硫化過程實驗，對大分子的鏈結構在硫化過程中的演變及其對結晶行為的影響作了詳細分析。 硫化交聯(lián)網絡演變的研究結果表明：S

3、/NS硫化體系的三種通用聚二烯烴橡膠在145℃-150℃常規(guī)硫化條件下，硫化初期時交聯(lián)密度值和凝膠含量均隨著硫化時間的延長有所上升，說明此時發(fā)生了一定的交聯(lián)反應，由線性大分子形成了少量分子鏈間的初級交聯(lián)——局部初級交聯(lián)結構，這是交聯(lián)網絡發(fā)展的第一階段；隨著硫化時間的延長，三種膠料的交聯(lián)密度值和凝膠含量值均在傳統(tǒng)轉矩硫化曲線的硫化起步點附近出現(xiàn)突變，對應膠料溶解/溶脹現(xiàn)象，突變點后形成只溶脹不溶解的、連續(xù)的整體凝膠，基本的交聯(lián)網絡形成，這

4、是交聯(lián)網絡發(fā)展的第二階段；基本的交聯(lián)網絡形成后即進入網絡完善期，其時間范圍從傳統(tǒng)轉矩硫化曲線硫化起步點開始直至傳統(tǒng)轉矩硫化曲線硫化平坦期結束，根據速度的不同網絡完善期又可分為自由分子間交聯(lián)與交聯(lián)鍵短化兩個階段。 BR/NR、SBR/NR并用膠交聯(lián)網絡結構的研究表明：與單種膠相同，并用膠膠料的交聯(lián)密度值和凝膠含量值也在硫化起步點附近均出現(xiàn)突變，對應膠料的溶解/溶脹照片，突變點后即形成了整體凝膠，由此證明并用膠在硫化起步點附近即熱硫

5、化期的初始階段也形成連續(xù)的、三維方向上無限大的基本交聯(lián)網絡結構。此外，將并用膠硫化至不同硫化程度后進行紅外測試，通過特征峰的強弱判斷BR/NR和SBR/NR內部組分橡膠參與交聯(lián)的相對速度，結果表明：在硫化過程的不同階段，BR/NR并用膠內部BR與NR參與交聯(lián)反應的速度并不完全相同，BR大分子參與交聯(lián)的速度比。NR大分子快；SBR/NR并用膠內部SBR與NR參與交聯(lián)反應的速度幾乎相同。 硫化體系用量改變對BR、SBR．和NR交聯(lián)網

6、絡發(fā)展影響的結果表明：三種膠料形成基本交聯(lián)網絡的臨界硫黃用量為0.6phr；通過對比實驗膠料在硫化時間臨界點和硫黃用量臨界點處的結構參數，歸納出通用聚二烯烴橡膠在形成基本的交聯(lián)網絡時的具體的結構參數臨界值，其中BR、NR的交聯(lián)密度值需達到7*10-5molcm-3，SBR的交聯(lián)密度值需達到1*10-4molcm-3；BR、NR彈性轉矩的變化百分率需達到13％；SBR彈性轉矩的變化百分率需達到20％。 硫化過程對BR分子鏈構型和結