氯化聚乙烯橡胶与氯丁橡胶共混胶相容性及配合体系的研究

论文摘要

氯化聚乙烯橡胶（CM）和氯丁橡胶（CR）是两种极性相当的橡胶,且大分子中均含有氯原子,两者共混在理论上具有较好的相容性。本文对CM/CR共混体系进行了一系列研究,以期为实际应用提供参考。首先,采用多种表征方法讨论了体系的相容性及共混胶的力学性能:SEM测试表明两种橡胶共混后硫化胶表面无明显两相分离,相容性良好;IR红外光谱表明,共混胶基团吸收峰位置或强度发生了一定变化,反应了两种橡胶之间产生了一定的相互作用;DSC测试结果显示,共混胶出现两个彼此靠近的Tg,且介于纯胶组分玻璃化转变温度之间,说明共混组分有一定相容性。在并用硫化体系下,共混胶的力学性能随CM用量的增加,门尼粘度增大,强度减小,耐热老化性能和耐油性能提高。TG结果显示,CM降解分两步进行,而CR降解主要集中在320℃附近,饱和橡胶CM的加入虽然降低了初始降解温度,但却明显减小了低温阶段的失重速率,改善了共混胶耐热老化性能。然后,鉴于两胶硫化体系的差异,在CM/CR共混比例为70/30下,研究了TCHC、NA-22/S、TDD/NC、BIPB/ TAIC、TCY、DCP/TAIC、双-2,5/TAIC 7种与金属氧化物的并用硫化体系,7种并用硫化体系均能实现共混胶硫化,其中,TCHC并用硫化体系具有较好的力学性能和耐油性,平衡溶胀法测试结果证明了该体系硫化胶交联密度最大;TCHC对两种橡胶均能实现硫化,用量5份为宜。采用RCAD软件中的均匀设计法研究了金属氧化物对共混胶性能的影响,ZnO会加速释放HCl气体引起工艺问题,在体系中不推荐使用,而MgO作为吸酸剂和稳定剂,建议用量8份。最后,研究了共混胶的补强体系,结果表明:不同品种和用量的炭黑填充共混胶都表现Payne效应,炭黑用量越大、粒径越小,Payne效应越明显,耐油性能越好;粒径小的炭黑补强效果好,但不利于分散和加工。粒径大的炭黑,硫化延迟。综合考虑采用30份炭黑N550补强较好。白炭黑与炭黑并用总量一定（60phr）时,随白炭黑用量增加,焦烧时间和正硫化时间均延长,力学性能下降;硫化胶热老化性能较好,白炭黑用量为10份时,耐油性能最好。纯炭黑填充胶Payne效应最大,10份白炭黑等量替换有助于填料分散,而后随之用量增加,Payne效应变大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1 橡胶型氯化聚乙烯
• 1.1 氯化聚乙烯概述
• 1.2 氯化聚乙烯的结构
• 1.3 氯化聚乙烯的性能
• 1.4 氯化聚乙烯的配合体系
• 1.4.1 硫化体系
• 1.4.2 补强填充体系
• 1.4.3 增塑体系
• 1.4.4 防护体系
• 2 氯丁橡胶
• 2.1 氯丁橡胶概述
• 2.2 氯丁橡胶的制造方法
• 2.2.1 乙炔法
• 2.2.2 丁二烯法
• 2.3 氯丁橡胶的结构与分类
• 2.3.1 氯丁橡胶的结构
• 2.3.2 氯丁橡胶的分类
• 2.4 氯丁橡胶的性能
• 2.5 氯丁橡胶的配合体系
• 2.5.1 硫化体系
• 2.5.2 补强体系
• 2.5.3 增塑体系
• 2.5.4 防护体系
• 3 聚合物共混改性研究
• 3.1 聚合物共混概述
• 3.2 聚合物共混的原则和意义
• 3.2.1 聚合物共混的基本原则
• 3.2.2 聚合物共混的意义
• 3.3 聚合物共混的重点和难点问题
• 3.4 CM、CR共混研究状况
• 3.4.1 CM 的共混研究进展
• 3.4.2 CR的共混研究进展
• 3.4.3 CM/CR共混研究状况
• 4 本文的研究意义与主要工作
• 4.1 研究意义
• 4.2 主要工作
• 第二章 CM/CR 共混胶相容性研究
• 1 实验准备
• 1.1 主要原材料
• 1.2 实验仪器与设备
• 1.3 试样制备
• 1.4 测试表征
• 2 不同共混比例 CM/CR共混胶性能及相容性表征研究
• 2.1 实验方案
• 2.2 实验结果与讨论
• 2.2.1 共混胶的扫描电镜（SEM）分析
• 2.2.2 共混胶的红外（IR）分析
• 2.2.3 共混胶的差示扫描量热（DSC）分析
• 2.2.4 共混胶物理性能分析
• 2.2.5 共混胶的热失重（TG）分析
• 3 本章小结
• 第三章 CM/CR 共混胶硫化体系的研究
• 1 实验准备
• 1.1 原材料及性能指标
• 1.2 实验仪器与设备
• 1.3 试样制备
• 1.4 测试表征
• 2 过氧化物硫化体系对共混胶性能的影响
• 2.1 实验方案
• 2.2 实验结果与讨论
• 2.2.1 混炼胶门尼及硫化特性
• 2.2.2 力学性能分析
• 2.2.3 耐热老化性能与耐油性能分析
• 3 不同并用硫化体系对共混胶性能的影响
• 3.1 实验方案
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 硫化特性分析
• 3.2.2 门尼特性及力学性能分析
• 3.2.3 耐热老化性能和耐油性能分析
• 3.2.4 硫化胶交联密度表征
• 4 金属氧化物对共混胶性能的影响
• 4.1 实验方案
• 4.2 实验结果与讨论
• 4.2.1 门尼及硫化特性分析
• 4.2.2 力学性能分析
• 4.2.3 耐热老化性能及耐油性能
• 5 TCHC硫化体系对共混胶性能的影响
• 5.1 TCHC对CR 硫化胶性能的影响
• 5.1.1 硫化特性分析
• 5.1.2 物理性能分析
• 5.2 实验方案
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 门尼及硫化特性分析
• 5.3.2 力学性能分析
• 5.3.3 耐热老化性能和耐油性能分析
• 5.3.4 硫化胶交联密度表征
• 6 本章小结
• 第四章 CM/CR 共混胶补强体系的研究
• 1 实验准备
• 1.1 原材料及性能指标
• 1.2 实验仪器与设备
• 1.3 试样制备
• 1.4 测试表征
• 2 炭黑品种对共混胶性能的影响
• 2.1 实验方案
• 2.2 实验结果与讨论
• 2.2.1 门尼及硫化特性分析
• 2.2.2 炭黑分散性及力学性能分析
• 2.2.3 动态力学性能（RPA）分析
• 2.2.4 耐油性能分析
• 3 炭黑用量对共混胶性能的影响
• 3.1 实验方案
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 门尼及硫化特性分析
• 3.2.2 炭黑分散性及力学性能分析
• 3.2.3 动态力学性能（RPA）分析
• 3.2.4 耐油性能分析
• 4 炭黑-白炭黑并用补强体系研究
• 4.1 实验方案
• 4.2 实验结果与讨论
• 4.2.1 门尼粘度及硫化特性分析
• 4.2.2 物理性能分析
• 4.2.3 动态力学性能（RPA）分析
• 4.2.4 耐油性能分析
• 5 本章小结
• 本文结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士研究生期间发表的学术论文目录