氧化锌在橡胶动态疲劳破坏历程中的作用机理

作者:崔雪静;苏俊杰;姜瑞玉;张文洁;赵季若;冯莺 刊名:合成橡胶工业 上传者:李玲

【摘要】研究了氧化锌(ZnO)在天然橡胶(NR)动态疲劳破坏历程中的作用机理。结果表明,当ZnO用量为3.0-5.0份时,NR硫化胶的伸张疲劳性能最佳。ZnO用量为5.0份时,消除了硫化返原现象,NR硫化胶的综合性能较佳。随着ZnO用量的增加,NR硫化胶压缩疲劳生热呈现降低的趋势。屈挠疲劳裂1:1随着屈挠次数的增加而增大,当ZnO用量超过5.0份以后,相同屈挠程度下的NR硫化胶疲劳裂口长度随ZnO用量不同的变化较小。

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力口工 ·应 用 合C成橡胶工业,2018—03—15,41(2):125—129 HINA SYNTHETIC RUBBER INDUSTRY 氧化锌在橡胶动态疲劳破坏历程中的作用机理 崔雪静 ,苏俊杰,姜瑞玉,张文洁,赵季若 ,冯 莺 (青岛科技大学 橡塑材料与工程教 育部重点实验室/山东省橡塑材料与工程重点实验室/ 山东 省烯烃催化与 聚合重点实验室 ,山东 青岛 266042) 摘 要 :研 究 了氧化 锌(ZnO)在天然橡胶(NR)动 态疲 劳破 坏历程 中的作用机理 。结果表 明 ,当 ZnO 用量 为 3.0—5.0份 时 ,NR硫化胶 的伸张疲劳性 能最佳。ZnO用量 为 5.0份 时 ,消除 了硫化 返原现 象, NR硫化胶 的综合性能较佳 。随着 ZnO用量 的增加 ,NR硫 化胶 压缩疲劳生热呈 现降低 的趋 势。屈挠疲 劳裂 口随着屈挠次数的增加 而增 大,当 ZnO用量超过 5.0份 以后 ,相 同屈挠程度下 的 NR硫化胶 疲 劳裂 口长度 随 ZnO 用 量 不 同的 变 化 较 小 。 关键 词 :天 然橡胶 ;氧化锌 ;硫化 返原 ;作 用机理 ;屈挠疲劳 ;伸 张疲劳 , 中图分 类号 :TQ 330.1’4 文献标志码 :B 文章编号 :1000—1255(2018)02—0125—05 氧化锌(ZnO)是橡胶加工 中一种重要 的无机 组分 ,关 于 ZnO的性 能对 橡 胶 加工 影 响 的研究 一 直 没有 间断 ¨ 。ZnO能 通 过 活 化 硫 化 促 进 剂 ,从 而促进硫化反应 ,但是并未对硫和橡胶分子链结 构产生直接的影响 。Moore等 I4 认为 ZnO是 交联反应的活化剂 ,主要影响橡胶交联程度 ,同时 能提高硫化胶的耐热性能。ZnO作为交联反应 的 活化剂与硬脂酸作用形成锌皂 ,从 而提高其在胶 料 中的溶解度 ,并与促进剂形成络合 物使促进剂 更加活泼 ,活化硫黄,促进橡胶发生交联反应制成 硫化橡胶制 品 。橡胶制品在周期应力作用下 引发的疲劳断裂 ,往往决定了橡胶制 品的疲劳寿 命 。橡胶大分子链在重复应力作用下 ,形成微 破坏并在其周围产生应力 弛豫 ,再经一定时间作 用 后 产 生 以 破 坏 中 心 为 起 点 的 微 破 坏 扩 展 。 橡胶材料的动态疲劳特性对橡胶制品的安全性和 可靠性有较大的影 响,其不仅取决于疲劳破坏条 件和动态变形过程中橡胶材料 的微观结构和物理 性能的变化 ,胶料配方 对橡胶材料 的动态疲劳破 坏也有较大的影响 。本工作研究 了 ZnO在 天然橡胶(NR)动态疲劳破坏历程 中的作用机理。 1 实验 部分 1.1 原材 料 NR,1号 烟 片 胶,马来 西 亚 产 ;炭 黑 ,牌 号 N 330,上海卡博特公司产品;ZnO,牌号ZnO一97, 分 析 纯 ,粒 径 50 — 100 nm,比 表 面 积 45 — 60 In /g,青岛莱茵化学有限公 司产 品;其他原料 均为 市售 品 。 1.2 试 样 制备 制备试样的基本配方 (质量 )为 :NR 100份 , 炭黑 60份 ,硬脂酸 2,防老剂 4020 2,促进剂二硫 化 四甲基秋兰姆 (TT)0.6份 ,促进剂二硫化苯并 噻唑 (DM)1份 ,硫 黄 2份 ,ZnO变量 。 将 Thermo公司生产的 PoloyLabOS—Rheomix 3000型 Haake转矩流变仪温度设定 为 90℃,将 预先在青岛赛轮精密检测仪 器有限公 司生产 的 BL一6175型双辊开炼机上塑炼好的 NR加入到

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