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特约来稿丨天然橡胶杜仲胶并用胶的交联密度与结晶度的关系及其对性能的影响

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特约来稿丨天然橡胶杜仲胶并用胶的交联密度与结晶度的关系及其对性能的影响


杜仲胶(EUG)是为数不多的具有橡塑二重性的高分子材料,不同于天然橡胶(NR)分子的顺式结构,EUG分子的反式结构更加规整,因此与NR相比,EUG不需要低温以及外力拉伸诱导条件就具有很高的结晶度。EUG在常温下表现为非弹性状态的硬性橡胶,其在较低温度下就能熔融,易加工,软化点约为55 ℃,熔点约为65 ℃。EUG树在我国种植范围广、种植条件较为宽松,因此EUG的来源十分丰富。EUG因具有规整性较好的分子结构以及耐磨、耐腐蚀、绝缘性、热塑性好和耐水性等特点,被广泛用于汽车轮胎、航空航天、国防、船舶、化工、医疗等领域。 

近年来,有关EUG和NR应用的研究报道较多。张蕊等研究了EUG/NR并用胶的结晶与动态力学性能,结果表明EUG中的微晶会对并用胶的性能产生影响。王潇研究了硫黄用量对反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)/NR并用胶物理性能的影响,但并未系统研究TPI/NR并用胶的交联密度与结晶度的关系及其对并用胶性能的影响。人们在硫黄用量对NR胶料松弛行为和形状记忆性能的影响方面也进行了相关研究。I. N. INDRAJATI等研究了硫黄用量对NR胶料松弛行为的影响,N. M. SETYADEWI等研究了硫黄用量对形状记忆NR胶料力学性能的影响。 

本工作通过调整硫黄用量,研究NR/EUG并用胶的交联密度与结晶度的关系及其对并用胶性能的影响。

1

 实验

1

 主要原材料

2

 试验配方

NR 70,EUG 30,炭黑N330 50,氧化锌4,硬脂酸 2,环烷油 3,防老剂4010NA 1,促进剂NOBS 1. 5,硫黄 变量。 

3

 主要设备和仪器

4

 试样制

将NR放入开炼机中塑炼(室温),塑炼完毕后适当调大辊距,加入炭黑和环烷油,同时将EUG放入另一台开炼机中塑炼(辊温为60 ℃),塑炼完毕后依次加入氧化锌、硬脂酸和硫黄等,并充分混合均匀,将EUG混炼胶加入NR混炼胶中再进行混炼,待其混匀后调小辊距,打三角包5—7次,调整辊距至2~3 mm,出片,胶片停放12 h。 

混炼胶在平板硫化机上进行硫化,硫化条件为143 ℃/10 MPa×

t

90

。 

5

 性能测试

(1)门尼粘度按照GB/T 1232. 1—2000进行测试;硫化特性按照GB/T 16584—1996进行测试,测试温度为143 ℃。 

(2)结 晶 度(

X

c

)采 用DSC仪 测试,先以10℃·min

-1

的升温速率将温度从40 ℃升高至100℃,保温5 min,再以10 ℃·min

-1

的升温速率将温度降低至-75 ℃,保温5 min,最后以10 ℃·min

-1

的升温速率将温度升高至100 ℃。按照下式计算结晶度:

式中:Δ

H

m

为EUG的熔融焓,J·g

-1

;∆

H

m0

为100%结晶的EUG熔融焓,其值为125. 9 J·g

-1

(3)交联密度(

M

c

)测试过程为:采用甲苯溶剂浸泡试样48 h,取出后吸干试样表面溶剂,称其质量;将试样置于真空干燥箱中,60 ℃干燥至恒质量。根据Flory-Rehner公式计算

M

c

式中:

χ

为NR与甲苯的相互作用参数,取0. 393;

ν

为甲....


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