K. Arries,D. Gilbala;G. R. Hamed
前言
以前的研究表明，含氟化炭黑的SBR胶料的硫化速度和拉伸强度比含传统炉法炭黑的低.尽管如此，氟化炭黑填充的SBR硫化胶的强度还是比纯胶硫化胶的高得多.以前的研究中采用的是固定用量的琉基苯并唾哇次磺酸胺一硫黄硫化体系.本文，我们将该研究扩充到包括含不同量硫化剂的胶料。
1实验
橡胶采用固特异奇轮胎和橡胶公司生产的SBR1500，填料为CFI. x氟化炭黑(Accu-fluor 2065，含氟量为65，Allied Signal公司产)和Vulcan XC72炉法炭黑(Cabot公司产)。这些炭黑的特征见文献。
在250m1密炼机上，以95r/min的转子速度将填料和橡胶混炼4. "5min，然后排料。其他助剂在双辊开炼机上5mir1内加入。加料结束后将胶料打成卷，竖直放入辊间通过，共进行10次，然后出片。胶料在使用前停放24h。表1示出试验胶料配方。1}料中不含硫化剂，而其他胶料含不同量的硫化剂，但每个胶料中硫黄与促进剂的比相同.文中，胶料号后面带着字母“C”或“F”表示该胶料含传统炉法炭黑或氟化炭黑，如4C指4#胶料，其中含Vulcan XC72炉法炭黑。
按照ASTM D2705，采用孟山都振荡圆盘流变仪(3arc)在150 0C下测定硫化性能。
应力一应变试验采取的是从150℃下模压硫化的胶片上裁取的哑岭形试样。含传统炭黑的胶片硫化至t} (100)。由于含氟化炭黑的胶料的硫化曲线是逐渐升高的，所以取扭矩上升速率首次低于人为选定的一个较小的值0. 08dNm/min时的时间为硫化时间。每个胶料测5个哑吟形试样，结果取平均值。应变由测量的两标线间距直接计算。夹具初始间距为70mm ,+字头移动速度为500mm/min
2结果与讨论
2.i硫化性能
图1中比较了中等硫化剂含量的胶料5C和5F的硫化曲线，结果与以前所报道的基本相同“，。炭黑氟化缩短了焦烧时间，降低了硫化速度，形成一种逐步升高的硫化曲线。对这些现象以前未做解释。这里，我们假定主促进剂N:特丁基一2一苯并唾哇次磺酞胺(TBBS)与氟化炭黑发生了反应而失去作用。为了检验这一可能性，在溶解在油中的TBBS中加入T少量的Accufluor 2065。亮白色的氟化炭黑变成了黑色，说明发生了脱氟反应。
尽管人们认为氟化炭黑是稳定的、相当惰性的材料，但Freeman}z}曾指出，氮在有机基体中可以同氟发生反应，当然，Freeman在他的试例中用的是元素氟。也许结合在炭黑上的氟化原子也是反应性的，预测的反应如图2.
除过氟化炭黑干挠了促进剂一硫黄硫化外，还存在另一种影响交联的因素，这一点在促进剂一硫黄用量较低时变明显。胶料2C和3C中含传统炭黑，硫化剂含量分别为胶料5C硫化剂含量的1/8和1/4。在硫化仪上于150 0C下加热2C和3C时，扭跪下降到最低值，而且不随时间的延长而增大。胶料仍是低强度无弹性的非凝胶体。相反，胶料2F和3F(含氟化炭黑，硫化剂用量与2C和3C相同)在、150'C下加热时产生了交联(图3)。实际上，仅由SBR (100份)，氟化炭黑(40份)，硬脂酸(0. 5份),ZnO(3. 0份)组成的胶料1F中尽管不含硫化剂，在150℃下加热时扭矩明显升高(图3)。这说明，即使没有硫化剂，氟化炭黑本身也能交联SBR。因此，当氟化炭黑用于次磺酸胺促进的硫黄硫化胶料中时存在竞争效应。一方面，氟化炭黑同次磺酞胺发生了反应，趋向于抑止交联;而另一方面，氟化炭黑自身又可引起交联。
图1中等硫化剂含量的胶料在150℃下的硫化曲线
2.2拉伸试验
含传统炭黑和氟化炭黑的胶料的应力一应变试验结果示于图4。两种情况下，随硫化剂用量的增大，拉伸强度经过一个最大值。在最佳用量范围内，传统炭黑填充的试样强度较高。但含氟化炭黑、无硫化剂的胶料(1F)在约700%伸长率及lOMPa下断裂，显然该胶料发生了交联，呈现J出中等的补强程度。当然，传统炭黑填充的，但不含硫化剂(1C)或硫化剂含量极低的胶料(2C,3C)加热后仍为湘的、粘弹性液体。
普通炭黑填充的橡胶硫化胶的定伸应力和扯断伸长率随硫化剂用量的增加单调下降，但对于氟化炭黑填充的试样而言，硫化剂含量最高的4种胶料(5F,6F; 7F, 8F)的形变能力相当小，实际上6F它经变脆。这种特殊‘性能显然是上述氟化炭黑对交联反应的竞争效应造成的。
目前对于氟化炭黑引起交联的机理尚不清楚。一种猜测是氟化炭黑与SBR中的某些助剂发生了反应，释放出氟化氢而使橡胶交联。还需做进一步的工作来研究这一可能性及其他可能性。
在本文评审人员的提示下还制备了另外两种不含硫化剂的胶料，即纯胶(未填充)和40份Teflon填充的胶料，不出所料，两种胶料在硫化仪上于150℃下加热时都没有显示出扭矩增加。
附引用文献2篇(略)
