高温快速硫化丁腈橡胶物理性能的研究

摘要

本论文详尽地研究了高温快速硫化丁腈橡胶(NBR)的各项物理性能指标,包括硫化特性、力学性能、压缩永久变形性能、耐热氧老化性能以及硫化胶的交联密度和交联键类型。由于NBR的耐油性能优异,工业上主要用来生产各种类型的密封制品,本文也以NBR的压缩永久变形性能为主要指标开展全面地研究。
　　研究内容共包含三个部分。第一部分主要对NBR的加工工艺、补强体系及六类硫化体系进行详细地对比研究,得到了密封件用优化的NBR配方和加工条件。
　　第二部分主要研究了采用过氧化二异丙苯(DCP)硫化 NBR的配方、性能以及高温快速硫化对NBR硫化胶物理性能的影响,并对硫化反应的动力学过程进行了研究。结果发现,DCP硫化NBR的力学性能优良,耐热氧老化性能优异,适用制备密封制品;而高温快速硫化的工艺条件应依据DCP的半衰期、硫化动力学和硫化胶的性能来确定。研究得出在 DCP硫化时不宜加入氧化锌和硬脂酸;最适合的硫化温度为180℃;该硫化温度下NBR硫化胶压缩永久变形率是10.9％,拉伸强度为12.1MPa,而拉断伸长率则为368%。
　　第三部分采用多因素回归分析法确定硫磺/促进剂硫化体系主促进剂、副促进剂及硫磺的配合量,作了各种物理性能与配合剂用量之间的等高线关系图,确定了硫化体系NOBS/TMTD/S的最佳比例在2/1.5/1左右;在此基础上确定了高温硫化NBR的试验配方并进行了高温硫化的系列实验。此外,本部分研究还采用纳米氧化锌来替代普通氧化锌对NBR进行硫化。研究发现纳米氧化锌能够降低硫化反应的活化能、提高反应速度并降低了硫化胶的压缩永久变形率。最后还通过分析不同硫化温度下胶料的硫化特性、硫化动力学及NBR硫化胶的力学性能、交联密度、交联键类型和耐热氧老化性能,发现它们与硫化结构有很好的相关性。高键能的交联结构对硫化胶的耐热氧老化性能和压缩永久变形性能起着主导的作用。研究得到硫磺硫化体系NBR硫化胶的硫化温度不宜高于180℃,在该温度下 NBR硫化胶的压缩永久变形率是13.3%,拉伸强度为8.5MPa,拉断伸长率则为333%。

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第一章 绪 论

1.1概述

1.2 NBR的硫化体系

1.3 NBR的补强填料

1.4其他重要配合剂

1.5 NBR加工工艺

1.6 NBR硫化胶性能

1.7本课题的选题背景、目的和创新点

第二章 实 验

2.1 原材料

2.2 仪器设备

2.3 基本工艺与实验方法

2.4性能测试

第三章 NBR的综合性能

3.1 NBR加工时间的影响

3.2 SRF用量对NBR硫化胶物理性能的影响

3.3 硫化体系对NBR硫化胶物理性能的影响

3.4 本章小结

第四章 过氧化物硫化NBR的物理性能

4.1 活性剂对DCP硫化的影响

4.2 DCP高温快速硫化NBR

4.3 本章小结

第五章 硫磺硫化NBR的物理性能

5.1低硫高促硫化体系多因素回归分析

5.2高温快速硫化NBR

5.3 含纳米氧化锌的高温硫磺硫化的NBR

5.4 含不同品种氧化锌NBR的性能比较

5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果

致谢