乙烯—丙烯酸酯橡胶硫化特性及补强研究

论文摘要

本课题以乙烯-丙烯酸酯橡胶（AEM）为研究对象,采用AEM三元共聚物,分别对AEM的过氧化物硫化体系以及胺类硫化体系进行系统的研究,同时在两种硫化体系下对硫化胶的补强以及增塑体系进行研究,并与丙烯酸酯橡胶（ACM）进行对比。AEM的过氧化物硫化体系无需进行二段硫化,因而其具有一定的应用价值,研究结果表明,AEM硫化胶的交联密度随硫化剂F40用量的增加而增加,但是力学性能先增加后降低。用炭黑补强AEM,当炭黑用量为40份时,其力学性能最佳;白炭黑/炭黑并用,当配比为20/20时,硫化胶具有较好的综合力学性能;碳酸钙对AEM几乎没有补强作用。普通补强体系补强的AEM硫化胶的撕裂强度较低,采用原位生成甲基丙烯酸锌对AEM补强,当甲基丙烯酸锌理论生成量为40份、ZnO/MAA的摩尔比为0.75时,硫化胶的性能比较优异,撕裂强度能够提高至86.2N/mm。AEM三元共聚物含有酸性交联单体,因而胺类硫化体系比较常用,胺类硫化体系硫化AEM需要进行二段硫化,对硫化剂用量、硫化时间、补强剂用量对AEM硫化胶性能的影响进行了研究。硫化胶的交联密度随1#硫化剂用量的增加而增加,当硫化剂用量为1.5份时,硫化胶的综合力学性能以及耐老化性能比较优异。确定其两段硫化时间分别为:6min、5h。炭黑用量为40份时,硫化胶的强度达到最佳,拉伸强度及撕裂强度分别为:19.2MPa、55.3 N/mm。分别选用N330、N550、N660、N774四种牌号炭黑补强AEM,结果表明:N330补强的硫化胶具有较好的力学强度,N550补强AEM具有比较优异的压缩永久变形性,N660补强的硫化胶的力学性能比较均衡,而N774的补强效果较差。白炭黑对AEM的补强效果比较明显,硫化胶的拉伸强度和撕裂强度分别可以达到20.5 MPa和53.7N/mm,但是压缩永久变形达到30%以上,损失较大。研究了增塑剂用量对AEM硫化胶性能的影响,结果表明,过氧化物硫化体系以及胺类硫化体系硫化的AEM的力学强度都随增塑剂用量的增加而下降,而扯断伸长率增加幅度较大,达到600%以上,150℃×72h老化以后,硫化胶的力学强度有所上升,当老化时间达到168h时,其力学性能有所下降,但是幅度不大。增塑剂对AEM的耐低温性能有明显的改善作用,在AEM中增塑剂的用量每增加1份,其玻璃化转变温度会降低1℃。ACM的玻璃化转变温度随着增塑剂用量的增加不断下降,当增塑剂的添加量为10份时,其玻璃化转变温度会降低12.2℃。但是在增塑剂添加量相同的情况下,AEM的耐低温性能要优于ACM,胺类硫化剂硫化的AEM硫化胶的性能优于过氧化物硫化的AEM硫化胶以及ACM硫化胶。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 丙烯酸酯橡胶（ACM）
• 1.2.1 ACM的结构与类型
• 1.2.2 ACM的特性
• 1.3 乙烯-丙烯酸酯橡胶（AEM）
• 1.3.1 AEM的结构简介
• 1.3.2 AEM的产品类型及牌号
• 1.3.3 AEM的性能特点
• 1.3.4 AEM的应用
• 1.4 硫化体系
• 1.4.1 过氧化物硫化体系
• 1.4.2 二胺类硫化体系
• 1.5 补强填充体系
• 1.5.1 炭黑
• 1.5.2 白炭黑
• 1.5.3 不饱和羧酸金属盐对橡胶的补强
• 1.5.4 增塑体系
• 1.6 选题的目的意义及主要内容
• 1.6.1 选题的目的及意义
• 1.6.2 主要的研究内容
• 第二章 乙烯-丙烯酸酯橡胶过氧化物硫化体系的研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 原材料
• 2.1.2 主要实验仪器及设备
• 2.1.3 试样制备
• 2.1.4 测试方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 硫化剂用量对AEM性能的影响
• 2.2.2 炭黑对AEM的补强
• 2.2.3 白炭黑/炭黑并用体系对AEM的补强
• 2.2.4 碳酸钙/炭黑并用体系对AEM的补强
• 2.2.5 原位生成甲基丙烯酸锌对AEM的补强
• 2.3 本章小结
• 第三章 乙烯-丙烯酸酯橡胶胺类硫化体系的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 原材料
• 3.1.2 主要实验仪器及设备
• 3.1.3 试样制备
• 3.1.4 测试方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 硫化剂用量对AEM性能影响的研究
• 3.2.2 AEM最佳硫化时间的确定
• 3.2.3 炭黑用量对AEM性能的影响
• 3.2.4 炭黑种类对AEM性能的影响
• 3.2.5 白炭黑用量对AEM性能的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 增塑剂对丙烯酸酯类橡胶性能影响的研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 原材料
• 4.1.2 主要实验仪器及设备
• 4.1.3 试样制备
• 4.1.4 测试方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 增塑剂用量对过氧化物硫化AEM的影响
• 4.2.2 增塑剂用量对胺类硫化剂硫化AEM的影响
• 4.2.3 增塑剂用量对丙烯酸酯类橡胶性能的影响
• 4.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文