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天然橡胶与氯丁橡胶的并用

    在汽车发动机、变速箱、车架,以及压缩机、离合器上的弹性联轴器等橡胶减震、缓冲制品中,衬套、弹性联轴器应用很多,多以天然橡胶(NR)为主,但NR耐臭氧老化性能很差,这是二烯类橡胶的共性。如何提高NR的耐臭氧性,好多厂家采用添加4份左右的普通半精炼石蜡、微晶蜡及一些新型的防护蜡,以及防老剂等,依靠蜡类物质的喷岀,及与防老剂的协同效应,来解决NR的抗臭氧老化问题。一般抗臭氧老化静态试验条件是:温度40℃、时间72h、臭氧浓度50pphm、预拉伸20%,在NR中采取上述方法,检测是通过的。

   但在衬套、弹性联轴器等产品的实际使用中,它是以动态形式工作来满足减震的或缓冲作用,以发挥NVH减震器、弹性联轴器的良好性能。鉴于此使用原理,NR胶料抗臭氧老化用静态试验法,是不合理的,应该用动态抗臭氧老化试验法,这样才能更接近其的使用工况。

   NR用防护蜡类来改善其静态抗臭氧老化是有效的,但在动态试验法下,蜡膜会破裂从而失去其抗臭氧老化作用,产品使用寿命就会大打折扣,影响到产品使用的安全性。下面主要讲一下天然橡胶(NR,50~60份)与氯丁橡胶(CR,30~40份)的并用,依靠CR良好的抗臭氧老化性,来改善NR动态情况下的抗臭氧老化性能。


1.配方设计

   NR与CR(选用硫磺调节型)两种橡胶,都属于自补强橡胶,生胶自身强度都很髙;NR属于非极性橡胶,CR属于极性橡胶,两种橡胶并用由于极性相差较大,其相容性就很差,并用胶的扯断强度远远低于单用的任何一种橡胶;还有两种橡胶硫化体系的不同,硫化速度的不匹配性,也是导致并用胶扯断强度下降的主要原因等,相应的对产品的使用寿命影响也很大。

   解决NR与CR并用胶的相容性,可并入10份顺丁橡胶(BR),作为二者的相容剂,可很好的解决相容性问题,因为BR与NR、CR的相容性都较好。同时再用2~2.5份均匀增粘剂(如HM 601,2~2.5份)等,进一步提高其相容性,又对橡胶与金属骨架的粘接有利。

   为了进一步提高并用胶的耐动态臭氧老化性,防老剂可用防RD(0.8~1.2份),防4010NA(0.8~1份),石蜡(1.5~2份)。

   解决NR与CR的硫化匹配性,必须选用二者的共交联剂来解决。NR常用的促进剂噻唑类(促M、促DM)、秋兰姆类(促TT)等,对NR的交联性很好,但其确是CR的塑解剂,不交联CR。硫脲类促进剂Na-22,却是二者并用的很好共交联剂,其对CR的交联促进作用很好,但对NR的交联促进作用没有噻唑类和秋兰姆类效果好,可并用少量的此类促进剂来改善,其对CR又有塑解的作用,又能改善两种胶的共混均匀性;氧化锌是NR的活性剂,又是CR的硫化剂,可根据并用CR的多少,来选择其用量;同时又根据并用CR的多少再添加适当的氧化镁。两种并用胶硫化体系建议用量:氧化镁1.5~2份,硫磺1~1.5份,促DM0.3~0.4份,促TT 0.1~0.2份促Na-22  0.8~1份,氧化锌5份。

   并用胶的补强体系,用炭黑如HAF、FEF、SRF等补强(30~40份),经试验胶料的物理机械性能没有其与适量白炭黑(10~20份)并用的好。白炭黑又对粘接有利,但其酸性又影响硫化,可加入硅烷偶联剂及酸碱中和剂(如PEG-4000,1~1.5份)解决,硅烷偶联剂选用KH550(0.5~1.5份)较好,它除了发挥偶联剂的作用外,同时又对胶料与金属骨架的粘接有利。

   软化剂建议用石蜡油、环烷油或机油(5~10份),硬脂酸1份。

   配方整体含胶率控制在50~65%。


2.工艺注意事项:

  炼胶工序:

①NR必须经塑炼后,再与CR或CR/BR掺混;

②加料顺序,由于氧化锌是CR的硫化剂,不能前期加入,要与硫化剂、促进剂一起放到最后加入。

③如密炼机混炼,排胶温度控制在110℃左右;如密炼柷加硫,加硫温度控制在≤90℃

  骨架处理工序:

   金属骨架处理,做好除锈及脱脂,胶粘剂用底涂和面涂的双涂体系较好,注意涂胶厚度的控制,合理选择固化温度及时间。胶粘剂的选用,固化温度和时间,特别对注射硫化防止胶粘剂迁移引起的粘模,和粘接强度不良很重要。对处理好的骨架要密封保存,防止二次污染。

  硫化工序:合理选用硫化温度、时间等工艺参数,防止欠硫或过硫。



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