不同硫化体系天然橡胶硫化胶的机械力-化学再生及性能.pdf

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1、力口工·应用合CH成IN橡A胶工SY业NT，2H0E1T4I一CO9R一UlB5B，3E7R(5)I：N3D84US—T3R8Y9不同硫化体系天然橡胶硫化胶的机械力一化学再生及性能孙成，辛振祥(青岛科技大学橡胶循环应用研究中心，山东青岛266042)摘要：研究了普通硫黄硫化体系(CV)、半有效硫化体系(SEV)和有效硫化体系(EV)硫化天然橡胶(NR)的机械力一化学再生，采用化学探针试剂法分析了3种硫化体系NR硫化胶及其再生硫化胶的交联键类型及其分布，考察了再生胶的硫化特性、力学性能、动态力学性能，并用傅里叶变换红外光谱对其结构进行了分析。结果表明，EV硫化体系NR的

2、硫化时间最短，CV硫化体系最长。CV硫化体系硫化胶的多硫键含量最高，EV硫化体系单硫键含量最高，SEV硫化体系介于两者之间；在NR进行机械力一化学再生过程中，交联键的破坏以键能较低的多硫键为主。CV硫化体系NR再生硫化胶的再生效果好，力学性能佳，储能模量低，损耗因子高。关键词：天然橡胶；再生胶；硫化体系；机械力一化学再生；交联密度；多硫键中图分类号：TQ330．385文献标志码：B文章编号：1000—1255(2014)O5—0384一O6目前，我国大量废旧轮胎制品的产生带来橡1实验部分胶资源的极大浪费和环境的污染。由于轮胎橡胶1．1原材料中交联网络的存在，使轮胎难以

3、像植物和有机物NR，牌号SCR～5，海南天然橡胶产业集团股一样自然降解，废旧橡胶的处理成为亟待解决的份有限公司产品；经处理的芳烃抽出物(TDAE)，问题。废旧橡胶再生是废旧橡胶处理的途径之牌号V500，德国Hansen&Rosenthal集团产品；一二苯二硫化物(DPDS)，河北艾米内特华工科技，即利用物理、化学或者生物的方法打开橡胶中的三维交联网络，形成准线型的可以再次加工的有限公司产品；硫黄、硬脂酸、氧化锌、促进剂CZ再生橡胶的过程⋯。橡胶的再生方法包括物理和促进剂NS，均为市售品。法和化学法等。一般的再生工艺中都需要1．2试样制备加入由再生活化剂、再生软化剂等组

4、成的再生配硫化胶不同硫化体系NR硫化胶的配方列于表1。按照表1配方，先将NR在上海双翼橡塑合体系，以此来提高废旧橡胶的再生效果和制品机械有限公司生产的x(S)K一160型开炼机上进性能。橡胶再生的核心在于交联网络的破坏，橡行常温塑炼，然后加入硫化体系。采用佳鑫电子胶交联网络包含交联密度和交联键类型2个重要设备科技有限公司生产的HS1007一RTMO型平参数，而交联网络的结构取决于橡胶所采用的硫板硫化机在145℃下按照测定的正硫化时间进行化体系。本工作通过采用传统硫黄硫化体系硫化，得到不同硫化体系的NR硫化胶。(CV)、半有效硫化体系(SEV)和有效硫化体系(EV)，制

5、备了3种交联键类型和分布均不相同的天然橡胶(NR)硫化胶粉，并对其进行机械力一化学再生，采用化学探针试剂法研究该工艺对不同收稿日期：2013—11—06；修订日期：2014—04—28。作者简介：孙成(1988一)，男，山东东平人，硕士研究生。主交联键分布硫化胶粉的再生效果及再生硫化胶的要从事废旧橡胶循环利用研究，已发表论文3篇。性能。通讯联系人。第5期孙成等．不同硫化体系天然橡胶硫化胶的机械力一化学再生及性能Table1VulcanizationrecipeofNRphr60℃、频率为0．5Hz和应变为0．25％一97．60％的条件下测定。傅里叶变换红外光谱(FTI

6、R)分析采用德国Bruker仪器公司生产的Vertex70型FTIR仪，在全反射模式下测定。交联密度采用平衡溶胀法和化学探针试剂法H分析试样的交联密度。根据Flory—Rehner公式计算总交联密度()，分析得到的单硫键再生胶粉采用机械力一化学再生法制备。交联密度用表示，二硫键交联密度用表将不同硫化体系硫化后的NR用橡胶破胶机粉碎示，多硫键交联密度用表示。交联键破坏率指为约20目的胶粉，然后与TDAE和DPDS一起加每种交联键在再生过程中被破坏的数量占其破坏入高速搅拌机中，常温下搅拌5min，混合均匀后前数量的百分比，其中，单硫键、二硫键和多硫键加入开炼机中，在辊速比

7、为1．2、辊距为0．2mm的破坏率分别用、。和表示。的条件下进行机械力一化学再生，再生时间30min。机械力一化学再生配方和试样号如表22结果与讨论所示。2．1再生反应机理Table2ReclamationrecipeofvulcanizedNRphr橡胶再生过程中，主要反应为再生活化剂的分解和硫交联键的断裂。参与橡胶再生反应的单硫键C—S—C键能为302kJ／mol，二硫键C—s2一c键能为273kJ／mol，多硫键c—s一c键能为256kJ／mol。本研究采用DPDS为再生活化剂，其二硫键键能约为225kJ／tool。在机械剪切再生硫化胶按GB／