【doc】NBR橡胶与再生纤维素的相互作用

【doc】NBR橡胶与再生纤维素的相互作用 NBR橡胶与再生纤维素的相互作用 第3O卷第5期 ?R霖,野凉, NBR橡胶与再生纤维素的相互作用1 褂 21 了;;,77 一)',,9 ,NBR橡胶与再生纤维素的相互作用,[>/ Rrc_R . 童j霰在文献【l一3]中可以找到关于朴强的几在黄原酸纤维素分解过程中,产生了 种定义,但是通常情况下,它是构成填料网络cs2,H2s和O02气体.最近就NBR对酸 的填料粒子中橡胶一填料界面处显徽平衡的和气体的抗耐性做了研究【.研究指出,硫 物理达[.不仅粒子填料,而且纤维材料化氢与碳一碳双键的反应产生了交联.对 也已用于朴强橡胶胶料[.由弹性体基质NBR而言,}I2s攻击—CN基,形成了硫酰替 和短纤维构成的复合材料兼有弹性体的柔性苯胺,硫酰替苯胺与另一个腈基反应,形成交 和纤维的刚性[,是一种有应用价值的重要联. 材料.已证实,由体系(a)一般从黄原酸纤维素 本文研究了以丁腈橡胶(N职)作为基得到纤维素II,依据KaIb的分类,其特点是: 质组分,纤维素?(或再生纤维素)作为结构所形成的初级纤维(3.5rm)在流动场的作用 组分的弹性复合材料.采用酸化橡胶胶乳一下排列,聚集成较大的檄纤维(宽度约为20 黄原酸纤维素混合物使其共沉淀的将纤,1OOm)a最后,这些檄纤维自已排列成最 维素II混入到NBR中【8一l1).终的长纤维【'. 工业生产中,黄原酸盐法再生纤维素的本研究,采用方法(a),即在室温下,以速 生产方法是:用N8()H预处理纤维素生成碱定的速度将硫酸和硫酸锌的水溶液添加到搅 性纤维素,再在室温下与二硫化碳快速反应,拌的黄原酸纤维素—懈R胶乳中. 生成可溶于碱的黄原酸素.将粘胶纤维素黄由结果可以看出,各种复合材料中丙烯 原酸盐从喷丝头挤出,生成单丝纤维.然后再腈(AN)和再生纤维素的含量对测试结果有 浸泡于硫酸和硫化钠的水溶液中.凝聚并转影响,说明所用的材料体系是有影响的.用 化成纤维素.在黄原酸化过程中,发生了副3种丙烯腈质量份数分别为26%,33%和 反应,副产物也在沉降槽中分解了【1.45%,填料含量最多为25质量份的NBR进 显然,通过在剪切场中沉淀聚合物来制行研究a对流变,交联密度和力学性能 备纤维不是工业化的生产方法,但在文献中近仃j竹. 也有描叙?….KaIb等人卯已证实,有两1实验 种方法可通过从二甲基亚砜/P一甲醛溶液 中沉淀制得纤维素纤维,这两种方法涉及到1 , 1NBR一再生纤维素母料 不同的形成机理,lip,(a)将非溶剂加^到搅 拌中的纤维素溶液中使纤维素沉淀;(b)将纤剧烈搅拌NBR胶乳和黄原酸纤维素使 维素溶液滴^搅拌着的凝聚剂中使纤维素沉其混合,其间逐渐添加硫化锌和硫酸的水溶 淀.两种方法制得的纤维,其性能都取决于液【一,使pH值达到5,得到橡胶一再生 纤 搅拌的速度和凝结剂的强度.维紊母料.冲洗所得胶粒直到将残留的酸冲 . , 橡胶参考资.料2000年 净,之后在约5O?的烘箱中干燥24h【.一". 对于每一种弹性体计算应当使用的黄原酸纤 维素的体积,使最终产物中古有lO,l5,2O和 25质量份的再生纤维素?. 1.2试样制备 按照ASTM[Ib,a]方法,在试验室开炼机 上混炼可硫化的NBR一纤维素复合材料. 基本组成(质量份)为:NBR.100;填料.变 量;氧化锌,3.O;硪黄,1.5;TBBS0.7;硬脂 酸,1.0. I.3硫化性能和力学性能的测定 依据ASTS4Ib,b]方法,在孟山都振荡圆 盘流变仪上涮量硫化参数(摆角为3.arc). 在150"(3下模压硫化胶科,制备15crux15cm x0.2cm的拉仲试片.所研究的力学性能 为:老化前lib,cJ后flb,d】的拉伸性能,撕裂强 度[Ib,e】,硬度【lb.-.,回弹性Ilb?和压缩永久变 形性[Ib,hl(DPc).在100"(3烘箱中进行72h 的热空气老化和ASTM3#油老化. 1.4溶胀 在室温下于n中进行平衡溶胀试 验[1o-Ii-I.将小试样(I.5cm×1.5cmX 0.2口n)干燥至恒重,置于密封的瓶中,放在 暗处,至不再溶胀为止.这个过程需要约l 周[It,I. 2结果与讨论 图l和图2示出了3种不同聚合物最大 扭矩和硫化时间随填料古量的变化情况.其 它流变参数见文献[IIJ.从图l来看,最大扭 矩值随纤维音量增多而上升.图2表明纤维 素?的存在加速了硫化反应. 单位体积橡胶中的有效网链数目(u)根 据涪联体积.按众所周知的Fl0ry—Rehn. t83方程计算: 口=[一(1一v)+v+zVr]/ %【()一/2】 式中.Vr:聚合物在溶胀试样中的体积分 数;Vo=溶剂的摩尔体积;=聚合物一 溶剂相互作用参数. {: 譬如 善'. 善: 再生纤维素(质量份) 一 ?取26;一?—?取33;—?—?45 田1填辩舍?与量大扭炬的关系 再生纤堆素(质量份) 一 ?珉26}—?一NBR33;—?—?45 田2填料舍?与硫化时间的关系 再生奸堆童(赢量份) — ?—26一CELL?:—?—33一CELL? 一 ?—予?BR45一Cl江工? 田3NBR复合材辩的交联密虞{'n-W中溶胀) 第30卷第5期NBR橡胶与再生纤维素的相互作用23 图3示出了利用四氢呋哺作溶剂,由 Flory—RP.~er公式计算的交联密度.可以 看出.几种NBR复合材料中的交联密度随丙 烯腈比例和填料含量的增大而提高. 对NBR-再生纤维复合材料来说.最大 扭矩值(图1)与交联密度相关联(图3).两 个性能的最高值都是含25质量份再生纤维 的NBR45复合材料达到的.这可以解释 Nl报的扳性和再生纤维数量在这些体系中 的作用. 本研究中还评价了NBR一再生纤维素 体系的力学性能.随N职中纤维填料的含 量和丙烯腈含量的变化.将所有的结果与相 应的NBR纯胶胶料进行比较.表1示出了 拉伸强度的比较结果,表2示出了其他的力 学性能的比较结果.图4示出了应变性能, 图5示出了所有胶料的撕裂强度.图6示出 了NBR26和NBR45与纤维素的复合材料 对小变形的抗耐性,图中绘出的是100%定 伸应力与邵尔A硬度的关系曲线.随着填 料含量的增加,两种性能都提高了,但是 NI讯45的性能变化更显着些. 裹1NBR一再生纤雏蠢复台材料的拉伸强度 裹2NBR一再生纤雏蠢胶料的力学性佳 重 癌 羞 4O 30 2s 器,. 鞲 扯断伸长事,% 一 ?酿26;—?一NBR33:—??45 图4NBR复台材料的拉伸强度 再生奸维索(质量份) 一 ?—_砌t26,?一NBR33;—?—?m45 图5撕裂强度与填料含量的美系 与最大扭矩(图1)一样,硬度和定伸应 力(图6)也同样受交联密度的影响(图3). 图7示出了所有研究胶料的力学恢复性 能如回弹性和DI)c.尽管这些性能随着填 料含量的增加而降低,但橡胶中丁二烯的含 量似乎也是造成性能降低的因素. 24橡胶参考资料2000正 水 * 驻 寝 垂 邵尔A硬度 — ?卜_寸国R26:一—?—45 圈6定伸应力和硬度与填料含量的关系 D(%) — ?—NBR26;—?—N日R33;一?,豫45 圈7画弹章和DPC填料音量的关系 再生圩堆素(质量毋) 一 ?—NBR26:—口怔331—口—删45 圈a在100"(2热空气中老化72h后的拉伸强度保持辜 图8和图9示出了拉伸强度在热空气和 油中老化后的保持率.老化过程中发现,在 两种老化条件下的不同之处为:在热空气中, 老化更加强烈.几乎所有古再生纤维索的复 合材料经老化后,其拉伸强度值高于相应的 不古纤维索的胶料. 将纤维索遂渐暴加到NBR中改善了 NBR的力学性能,表明这些填料在所用混合 工艺条件下起半补强荆作用. 水 丹 鼗 鹾 世 嘱 t 再生圩雄素(质量份) 一 ?—NBR26:—口—33;—口—强45 田9在100?油中老化70h后的拉伸强度保持章 3结论 橡胶一再生纤维索复合材料是一种非常 有意义的材料,它不会凝结,所以可作为粒子 橡胶母炼胶使用.文中所述的将纤维配入橡 胶的方法有益于填料一橡胶的相互作用,同 时增大了交联密度,这是得益于凝结期间黄 原酸纤维索分解产生的剐产物.因此,增加 体系中黄原酸的纤维索含量以及增加NBR 中AN含量可提高复合材料的性能. 附引用文献18篇(略) 译白《K.G.K.)Vo1.52,NQ12(1999), 787--793 (刘霞译王进文校) 带橡胶嵌件的树脂模压制品 据日本专利n58398报道,题目所述模 压制品(如发动机座或法兰接头)带有橡胶嵌 件,橡胶嵌件与树脂凸凹不平的接触面上预 涂有粘合荆,以提高层问粘合力.例如,将橡 胶嵌件的嵌入表面用酚类粘合剂涂覆.并与 尼龙66模压制得题目所述制品. 《c.A.)Vo1.130,1~17(1999),224247 tT'5'32lO 量.捌晕埘 iI 一簟 一曩盟?m瞳,重 一隧 一;. ?""",0 水.*歌盟 , , ,