反应性防老剂MC在NBR中的应用

反应性防老剂MC在NBR中的应用陈朝晖林新花刘清亭王迪珍孙仙平摘要研究了反应性防老剂N—（4—苯胺基苯基）马来酰亚胺（MC）对丁腈橡胶（NBR）的硫化特性、力学性能以及耐热空气、ASTM1＃油、ASTM3＃油、湿热和臭氧老化性能的影响，并与防老剂4020进行对比。结果表明，采用硫磺硫化体系时，防老剂MC使胶料的硫化速度和硫化程度有所降低；采用过氧化物硫化体系时，含防老剂MC胶料的硫化速度、硫化程度和力学性能明显高于含防老剂4020胶料。防老剂MC使NBR硫化胶具有优良的耐ASTM3＃油老化性能，但抗臭氧老化作用则差于防老剂4020。关键词丁腈橡胶反应性防老剂N—（4—苯胺基苯基）马来酰亚胺橡胶工业传统的防老剂在使用过程中容易从橡胶中挥发或被油类抽出，不能保持长效的防护作用。反应性防老剂在硫化过程中能与橡胶分子发生键合，从而使胶料对于热和热氧作用保持高的稳定性。本文研究了分子中含有高反应活性双键的反应性防老剂N—（4—苯胺基苯基）马来酰亚胺（MC）对丁腈橡胶（NBR）的硫化特性、力学性能以及耐老化性能的影响，并与通用的防老剂4020进行对比。1实验1.1原材料NBR：型号为3445，德国Bayer公司产品；防老剂N—（4—苯胺基苯基）马来酰亚胺（MC）；由广州金昌盛公司提供样品；快压出炉黑（N550）、硫磺、DCP、ZnO、硬脂酸、防老剂RD、防老剂4020、促进剂TMTD、CZ均为橡胶工业常用原材料。1.2试样制备基本配方（质量份）NBR100；N55050；ZnO5；硬脂酸1；防老剂RD1.0；防老剂MC或40201.5；（1）硫磺硫化体系（样品编号1～3）：硫磺1.0；TMTD0.8；CZ1.0；（2）过氧化物硫化体系（样品编号4～6）：DCP2.0。混炼将NBR生胶在辊温约50℃的XK—160型双辊开炼机上薄通3次后包辊，依次加入N550、ZnO、硬脂酸、防老剂、硫磺和促进剂（或DCP），混炼均匀后薄通6次出片。硫化采用美国Alpha公司RPA2000橡胶加工分析仪测定硫化特性，硫磺硫化体系硫化温度为160℃，硫化时间为10分钟；过氧化物硫化体系硫化温度为170℃,硫化时间为20分钟。采用25吨电热平板硫化机制备硫化胶试片，硫磺硫化体系和过氧化物硫化体系硫化温度分别为160℃和170℃，硫化时间均为t90 2分钟。1.3性能测试力学性能、耐热空气老化性能、耐ASTM1＃油和ASTM3＃油老化性能、耐湿热老化性能和耐臭氧老化性能测试按相应国家标准进行。2结果与讨论2.1反应机理防老剂MC分子端基含有高反应活性的双键，硫化时易于参与反应。在过氧化物硫化体系中，MC与自由基反应，打开双键，生成MC自由基（如图1（a）中结构式2所示）。MC自由基既可进一步与橡胶分子发生反应，形成NBR－MC接技产物（如图1（a）中结构式3所示），也可与其它MC分子发生均聚反应，生成MC均聚体（如图1（a）中结构式4所示）。在硫磺硫化体系中，MC可能与硫磺反应，形成以硫磺为桥键的NBR-Sx-MC接枝产物和MC-Sx-MC均聚产物（分别如图1（b）中结构式5和6所示）。除此之外，防老剂MC分子中的氨基对硫化也有一定的影响。在硫磺硫化体系中，氨基可与促进剂发生络合配位反应，起到活性促进交联的作用。而在过氧化物硫化体系中，氨基作为自由基接受体，易于与过氧化物发生反应，从而阻碍了交联进程。图1防老剂MC分子中的双键在过氧化物硫化体系（a）和硫磺硫化体系（b）胶料的硫化过程中的可能反应表1防老剂MC和4020对NBR性能的影响样品编号123456防老剂MC/phr-1.5--1.5-防老剂4020/phr--1.5--1.5RPA2000数据焦烧时间t10/min1.101.231.060.690.850.95焦烧时间tS’1.00/min1.011.110.980.530.680.80焦烧时间tS’2.00/min1.101.241.060.680.871.20正硫化时间t90/min2.513.162.346.317.258.01最大弹性转矩S’Max/dN