王惠中 编译

甲基丙烯酸锌用作丁腈橡胶过氧化物硫化活性剂的研究

王惠中 编译

研究了用甲基丙烯酸锌取代锌白用作丁腈橡胶硫化活性剂的可能性。试验表明，用2份甲基丙烯酸锌取代5份锌白，丁腈橡胶可获得高的弹性强度指标。

甲基丙烯酸锌；丁腈橡胶；活性剂；弹性强度

丁腈橡胶（NBR）具有优良的使用性能，因此，常被用作在高温的腐蚀性介质（石油、冷凝气体、钻探泥浆等）中工作的垫衬部件的橡胶原材料。这种垫衬部件系用于装填设备套管的密封，它们应该具有较高的弹性强度特性。温度高于100 ℃，丁腈橡胶的强度指标会急剧降低，其工作状态令人失望，这是丁腈橡胶的一大缺点。在橡胶配方中引入胺类和酚类混合的热稳定剂、精选过的硫化剂和填料，就可以提高硫化胶在腐蚀性介质中的耐高温性。

在以前发表的文献中，谈到了用甲基丙烯酸的锌盐作为橡胶硫化活性剂的有效性。用锌盐完全取代锌白，可增加交联键的密度，改善诸如拉伸强度、弹性模量和其他力学性能等硫化胶的特性。因此，为了提高丁腈橡胶的弹性强度指标，文中研究了采用甲基丙烯酸锌作为过氧化物硫化的活性剂，来取代锌白的可能性。СКН-26СМ丁腈橡胶中含有锌白、BC-FF перкадокс（过氧化物硫化剂）、炭黑П803、防老剂、增塑剂和防焦剂。为了研究胶料的硫化特性和硫化胶的各项性能，在实验室里制备了4组胶料：含有5质量分锌白的对照胶料，以及含有5、2和10质量份甲基丙烯酸锌的试验用胶料。制备试验用胶料时，在混合一开始，就把甲基丙烯酸锌加入到橡胶基质中。按照现行标准，研究分析了4组橡胶胶料及其硫化胶的塑弹性能和力学性能。甲基丙烯酸锌对胶料硫化动力学的影响研究结果列于表1。

表1 含有锌白和甲基丙烯酸锌的СКН-26СМ丁腈橡胶胶料的塑弹性指标之比较

由表1可知，用甲基丙烯酸锌取代锌白，对胶料塑弹性能的影响不大，即120 ℃下焦烧起步时间和150 ℃下正硫化时间均有减少，而硫化速率却有所提高。在这种情况下，120 ℃下的初始（最高）和最低黏度实际上分别为80和65。图1示出了甲基丙烯酸锌对橡胶拉伸强度的影响和经腐蚀性介质作用（125 ℃热空气和СЖР-3）之后这一指标的变化情况。

图1 甲基丙烯酸锌对硫化胶在空气中老化前(a)和老化后(б),以及在125 ℃下于СЖР-3(в)中浸渍后对其拉伸强度的影响

从图1得知，与锌白相比较，甲基丙烯酸锌更加有助于橡胶在高温的腐蚀性介质中老化后，继续保持其弹性强度性能。硫化胶在125 ℃的热空气中停放24 h后测定的压缩永久变形不超过10.8%，与对照橡胶相比，变化不大（9.6%）。甲基丙烯酸锌对硫化胶硬度和撕裂强度的影响列于表2。

由表2得出，与锌白比较，甲基丙烯酸锌并未大大提高硫化胶的撕裂强度和硬度。含甲基丙烯酸锌的硫化胶的高弹性强度指标有助于保持密封性能，在不同温度下使用可防止盘根套管衬垫部件的破损。甲基丙烯酸锌对橡胶弹性强度特性的良好作用证明，聚合物基质的空间网络结构发生了变化，这是由于在胶料硫化过程中，перкадокс BC-FF完全分解（在甲基丙烯酸锌的作用下）以及C-C键数量增加的缘故。

表2 甲基丙烯酸锌对硫化胶硬度和撕裂强度的影响

综上所述，甲基丙烯酸锌可以取代锌白，用作过氧化物硫化的丁腈橡胶活性剂。该丁腈橡胶可以在100 ℃以上温度环境，并与腐蚀性介质接触的条件下使用。用2质量分甲基丙烯酸锌取代5质量分锌白，可使丁腈橡胶СКН-26СМ获得最高的弹性强度指标。

[1] Сандаловс И. Исследование метакрилата цинка в качестве активатора пероксидной вугканизации резиновой смеси на основе БНК[J]. каучук и резина, 2013(2):20-22.

[责任编辑：张启跃]

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2014-10-12