刘苏苏，刘广永，汲长远，邱桂学(青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室，山东青岛 266042)
摘要：采用动态硫化技术制备再生顺丁橡胶(RBR)/聚烯烃弹性体(POE)共混型热塑性硫化胶(TPV)，研究硫黄硫化体系RBR/POE TPV的硫化特性、白炭黑对TPV物理性能和动态力学性能的影响。结果表明：RBR/POE TPV在硫黄硫化体系下能够继续硫化;随着白炭黑用量的增大，RBR/POE TPV的300%定伸应力和拉伸强度增大，拉断伸长率和拉断永久变形减小;偶联剂Si69改性白炭黑补强RBR/POE TPV的300%定伸应力、拉伸强度和储能模量与未改性白炭黑补强体系相比明显增大，拉断伸长率和拉断永久变形有所降低。
关键词：再生顺丁橡胶;聚烯烃弹性体;热塑性硫化胶;动态硫化;白炭黑;补强
中图分类号：TQ334.2;TQ335;TQ330.38+3文献标志码：A文章编号：1000-890X(2015)03-0154-04
动态硫化共混工艺制备的热塑性硫化胶(TPV)与简单共混物相比，具有较高的使用温度和拉伸强度以及较好的耐溶剂溶胀性能[1]。再生胶是指废旧橡胶制品转化为塑性橡胶的再生材料，可以单独作为生胶使用，也可以在一定程度上替代天然橡胶或合成橡胶与其他弹性体并用，从而降低原材料成本，广泛用于轮胎、胶鞋、胶带、胶管以及防水卷材等行业[2-5]。
本工作采用动态硫化技术将再生顺丁橡胶(RBR)与聚烯烃弹性体(POE)共混，制备RBR/POE共混型TPV，研究白炭黑对体系物理性能及动态力学性能的影响，以期寻找兼具成本优势和优异性能的TPV。
1 实验
1.1 主要原材料
POE，牌号Engage 8003，美国DuPont-Dow公司产品;RBR，市售工业品;沉淀法白炭黑，连云港连吉化学工业有限公司产品;硅藻土，长白川一硅藻土有限公司产品;偶联剂Si69，德固赛化工股份有限公司产品。
1.2 试验配方
RBR/POE 100，氧化锌 3，硬脂酸 2，防老剂4010 0.9，硫黄 1.5，促进剂DM 0.9，促进剂TMTD 0.9，白炭黑 变量。
1.3 主要设备与仪器
SK-160B型两辊开炼机，上海橡胶机械厂产品;XLB型平板硫化机，青岛第三橡胶机械厂产品;Zwick/Roell Z005型电子拉力试验机，德国Zwick/Roell公司产品;GT-GS-MB型邵尔A 型硬度计和GT-M2000-A型无转子硫化仪，中国台湾高铁检测仪器有限公司产品;DMA242型动态热力学分析仪，德国耐驰公司产品。
1.4 试样制备
高温混炼：将开炼机辊距调至0.5mm，升温至前辊80～90℃、后辊85～95℃，加入POE粒料，塑炼均匀包辊后，加入一定比例的RBR，混炼均匀后，加入其他小料和硫黄，得RBR/POE混炼胶。
高温动态硫化：将开炼机前后辊温升高并保持在145℃，放入RBR/POE混炼胶进行动态硫化，薄通下片，得RBR/POE共混型TPV。
模压成片：将RBR/POE共混型TPV 在平板硫化机上模压成型，压力为10MPa，于145℃下预热15min，排气5次后保压5min，然后迅速移至冷压机(压力为10MPa)上冷压至室温成片，制成2mm厚的片材，停放8h后裁成标准试样。
1.5 性能测试
(1)硫化特性：采用无转子硫化仪进行测定，测试温度为145℃。
(2)物理性能：按相应国家标准进行测试。
(3)动态力学性能：采用拉伸模式，温度扫描范围 -100～ +100 ℃，升温速率 3℃·min-1，频率10Hz。
2 结果与讨论
2.1 RBR/POE共混比对TPV硫化特性的影响
RBR/POE共混比对RBR/POE TPV 硫化特性的影响如表1所示。
从表1可以看出：随着RBR/POE共混比的减小，TPV的MH大致呈减小趋势，t10和t90大致呈增大趋势;MH-ML较大，说明在硫黄硫化体系下RBR/POE 体系仍可继续硫化，增大交联密度。
2.2 白炭黑对TPV物理性能的影响
未改性及偶联剂Si69改性白炭黑用量对RBR/POE TPV物理性能的影响如表2所示。
从表2可以看出：RBR/POE TPV的拉伸强度随着白炭黑用量的增大呈逐渐增大趋势，且白炭黑用量相同时，偶联剂Si69改性白炭黑补强TPV的拉伸强度明显高于未改性白炭黑补强体系;当白炭黑用量为40份时，TPV具有较优的综合性能，此时，偶联剂Si69改性TPV的拉伸强度为15.7MPa，比未改性白炭黑补强体系增大了1.4MPa，分析原因可能是白炭黑改性后表面极性减小，与共混物体系有较好的相容性，在一定程度上抑制了白炭黑的团聚。从拉断伸长率来看，偶联剂Si69改性白炭黑补强TPV明显小于未改性白炭黑补强体系。
从表2还可以看出，白炭黑用量相同时，偶联剂Si69改性白炭黑补强TPV的300%定伸应力高于未改性白炭黑补强体系，当白炭黑用量为40份时，前者300%定伸应力为9.5MPa，比后者增大了1.2MPa。从拉断永久变形来看，偶联剂Si69改性白炭黑补强TPV远小于未改性白炭黑补强体系，当白炭黑用量为40份时，前者拉断永久变形为50%，后者为95%。
2.3 白炭黑对TPV动态力学性能的影响
2.3.1 白炭黑(未改性)用量的影响
白炭黑用量对RBR/POE TPV 储能模量(E′)-温度曲线的影响如图1所示。
从图1可以看出：当温度低于-20℃时，相同温度下，白炭黑补强RBR/POE TPV 体系的E′随白炭黑用量的增大而增大，此时E′的差异主要是由填料用量差异引起的;随着温度的升高，体系的E′逐渐下降，说明材料随温度的升高逐渐进入高弹态，链段运动变得容易;当温度达到80℃时，胶料的E′趋同。
白炭黑用量对RBR/POE TPV 损耗因子(tanδ)-温度曲线的影响如图2所示。
从图2可以看出：-19℃左右的tanδ峰值表示POE的玻璃化温度(Tg);白炭黑用量不同的TPV的Tg差别极小，说明白炭黑用量对RBR/POE TPV的Tg影响很小。
2.3.2 白炭黑改性的影响
白炭黑改性对RBR/POE TPV的E′-温度曲线和tanδ-温度曲线的影响分别如图3和4所示。
从图3可以看出：当温度低于-20℃时，偶联剂Si69改性白炭黑补强TPV 的E′略大于未改性白炭黑补强体系;当温度高于-20℃时两者E′相当。
分析图4可以得出：经偶联剂Si69改性后，白炭黑与大分子链的物理化学连接点增多，与聚合物基体间的相互作用增强，当温度逐渐升高时，体系分子链段运动比未改性白炭黑补强体系分子运动困难些，表现为在-20℃时偶联剂Si69改性白炭黑补强体系的tanδ 高于未改性白炭黑补强体系。当温度高于40℃时，随着温度的升高，POE分子逐渐进入高弹态，链段运动加剧，未改性白炭黑补强体系的摩擦损耗高于偶联剂Si69改性白炭黑补强体系，从而表现前者的tanδ高于后者。从图4还可以看出，偶联剂Si69改性白炭黑补强体系中，POE和RBR 的Tg分别为-17和-70℃，比未改性白炭黑补强体系分别提高了2和5℃。
3·结论
(1)RBR/POE TPV 的转矩差较大，说明在硫黄硫化体系下RBR/POE TPV仍可继续硫化，增大交联密度。
(2)随着白炭黑用量的增大，RBR/POE TPV的邵尔A型硬度、300%定伸应力、拉伸强度、撕裂强度和E′明显提高，拉断伸长率和拉断永久变形逐渐减小。当RBR/POE共混比为60/40、白炭黑用量为40份时，RBR/POE TPV 的综合性能优异。
(3)偶联剂Si69改性白炭黑补强RBR/POETPV的300%定伸应力和拉伸强度明显提高，拉断伸长率和拉断永久变形明显降低，E′有小幅提高，且其tanδ在高弹态时小于未改性白炭黑补强体系。
参考文献：略
