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提高橡胶衬里耐氧化剂作用的稳定性

发布时间：2009/10/30 阅读次数：1310 字体大小: 【小】【中】【大】

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摘要：将不同比例的氯磺化聚乙烯和甲基丁苯橡胶CКMC-30APK并用。其胶料在金属氧化物、促进剂MBT、有机酸、环氧树脂硫化体系及B-25防氧化剂参与下，制成对次氯酸钠溶液具有很高稳定性的橡胶衬里。

关键词：橡胶衬里；氯磺化聚乙烯；甲基丁苯橡胶CКMC-30APK氯酸钠

许多工业部门广泛地使用次氯酸钠水溶液。次氯酸钠的产量达数千t，而它需要用衬有特种橡胶层的槽车来运输。众所周知，NaCIO是强氧化剂，它极易分解，放出氧原子，因此橡胶衬里应当具有很高的耐氧化稳定性。

目前批量生产的用作槽车防腐层的橡胶寿命较短(不超过6—8个月)。用来抑制橡胶氧化过程的稳定剂在次氯酸钠的作用下，比较容易从聚合物中被抽提掉，结果橡胶衬里被剧烈氧化，使衬里产生裂纹，次氯酸钠溶液渗入裂纹中，致使槽车也遭受强烈的腐蚀性破坏。

粘贴衬里胶片的工艺过程和所用胶料的流变性能及物理化学性能对金属表面的防腐蚀性能有很大影响。在槽车内贴上三层厚度为1.5mm的压延胶片。再在槽车中用直接蒸汽进行硫化，在硫化起始阶段硫化温度甚至不超过130℃。由于橡胶的导热率低，内、外衬里胶的硫化不均匀。此外，与金属接触的外层胶会因大量热量传递给槽车的金属壳体而会产生欠硫。这本身会降低橡胶与金属的粘接强度。最终在使用过程中橡胶渐渐地滑落到槽车的底部。从而降低了槽车上部复盖层的厚度。

研究人员、要设计新的胶料配方，使胶料能满足硫化条件、流变性能和物理机械性能的要求，而且能在长期与强氧化剂溶液接触过程中，使橡胶层能保持其主要性能，有效地防止槽车金属表面被破坏。

对强氧化剂作用最稳定的是氯磺化聚乙烯(XCΠЭ)。由于XCΠЭ中存在氯磺酰基团SO₂C1，这就可以采用各种不同的硫化剂，既可以用有机的，也可以用无机的。氯磺化聚乙烯胶料可在150一160℃条件下硫化。氯磺化聚乙烯的最有效的硫化剂是氧化铝、氧化锌、氧化镁、马来酸铅。铅的化合物有毒，目前已很少采用。用氧化镁能制得高强度的硫化胶，但该橡胶对水的作用很敏感。用噻唑类、秋兰姆类和二硫代氨基甲酸酯作硫化促进剂。醛类促进剂会引起早期硫化，降低橡胶的物理机械性能。

由于槽车中的硫化过程是在不超过130℃温度条件下进行的，研究人员必须设计出这样一种硫化体系使胶料经低温硫化后仍具有高的物理机械性能指标。研究采用由2—巯基噻唑啉并配合促进剂D组成低合温硫化体系。采用这种硫化体系将氯磺化聚乙烯在130℃下硫化20一25min。但是用这些化合物硫化的胶料需在室温下存放7—10d。

用秋兰姆和二硫代氨基甲酸酯作促进剂时，则不能制得具有高物理机械性能的低温硫化胶。在硫化体系中加入松香或硬脂酸，可以提高硫化速率，但硫化温度仍不能明显降低。

有报导称，用少量活性游离基接受体硫化氯磺化聚乙烯，如硝基和亚硝基化合物，将位阻苯酚与金属的氧化物和氢氧化物以及有机酸并用。研究人员采用亚硝基化合物和氢氧化镁及氢氧化铝。制得的硫化胶的性能很好，但硫化温度为160一l70℃。活性氯原子与叔碳原子或者位于磺酰氯基团附近的碳原子相互作用，结果也可能在氯磺化聚乙烯中产生分子间交联键。在脱氧和脱氯化乞过程中形成双键的部位，硫黄硫化促进剂可能参与二次反应，或者与硫化过程中产生的中间化合物起反应。不含硫黄的硫化促进剂，如促进剂D和其他碱，会加快磺酰氯基团的水解速率，而且与磺酸相互作用时生成磺酰胺。

用环氧树脂作胶料的硫化剂，能制得对次氯酸钠具有非常高的稳定性的硫化胶。在l号标准NaCIO溶液中经70℃Xl68h条件下老化后，其强度保持系数为0.95—0.97。采用促进剂硫化温度为150℃一170℃。应当指出，当胶料中只加入3质量分环氧树脂时，可以使胶料与金属的粘接强度从0.29MPa提高到0.52—0.60MPa，几乎可以提高一倍。

众所周知，氯磺化聚乙烯和丁苯橡胶БCК对臭氧作用十分稳定。研究人员研究了以氯磺化聚乙烯XCΠЭ和甲基丁苯橡胶CКMC—30APK为基础的并用胶料对次氯酸钠作用的

稳定性，其配比如下：

胶料	氯磺化聚乙烯XCΠЭ-20：
胶料	甲基丁苯橡胶CКMC—30APK(质量分)
ГП-1	100:00
ГП-2	50:50
ГП-3	60:40
ГП-4	70:30
ГП-5	90:20
ГП-6	90:10

用各种硫化体系对上述胶料进行硫化并按以下的胶料性能要求设计理想的硫化体系：较高的工艺性能(确定内聚强度、压延结果)；在不超过130℃硫化温度和不超过45min硫化时间条件下硫化时，橡胶具有很高的物理机械物理；橡胶与金属的粘接强度；在l号和2号标准NaCIO溶液中经室温和70℃Xl68h条件下老化后的橡胶的物理机械指标应当很高。

在进行研究的基础上，选定了由金属氧化物、促进剂MBT、有机酸和环氧树脂组成的混合硫化体系。制订了用开炼机和密炼机加工胶料的条件，还根据不同产地的氯磺化聚乙烯的差异分别确定了压延条件。

为了提高橡胶对氧化剂溶液作用的稳定性采用了防氧化剂Б—25，它具有很高的抑制效果，在次氯酸钠溶液作用下，它不会从胶料中被抽提出去。

硫化条件、胶料和硫化胶的流变性能、物理机械性能，以及在次氯酸钠溶液中老化后的结果均列于表中。目前运输次氯酸钠的槽车采用的批量生产的衬里胶(C—l，C—2，C—3)与新衬里胶的性能比较列于表中。

新衬里胶(ГП-1~ГП-6)和批量生产的衬里胶(C-1~C-3)的流变性能和物理机械性能

指标	ГП-1	ГП-2	ГП-3	ГП-4	ГП-5	ГП-6	C-1	C-2	C-3
硫化温度，C	120	130	130	130	120	120	143	143	143
硫化时间，min	30	40	30	20	40	20	20	22	25
焦烧时间，min	15	15	20	15	15	10	—	—	—
门尼粘度，标准单位	70	66	70	72	66	68	—	66	—
塑性，标准单位	0.3	0.35	0.3	0.32	0.34	0.36	0.38	0.4	0.35
拉伸强度，Mpa	19.4	18.3	20.3	17.8	19.1	18.4	20.1	19.2	18.6
扯断伸长率，%	450	500	420	500	480	430	540	500	470
扯断永久变形，%	25	28	26	25	24	28	30	28	25
胶料与金属的	0.6	0.51	0.61	0.67	0.61	0.66	0.64	0.62	0.62
粘接强度，Mpa	0.6	0.51	0.61	0.67	0.61	0.66	0.64	0.62	0.62
在1%-M(P.P浓度)NaCIO溶液中	0.91	0.65	0.7	0.75	0.9	0.93	0.59	0.58	0.61
(70℃×168h)老化后强度保存系数	0.91	0.65	0.7	0.75	0.9	0.93	0.59	0.58	0.61

从表中所列数据可以看出，研究人员所研制的胶料组成在低温硫化(120—130℃)条件下具有较高的物理机械性能。橡胶厂ГП-4和ГП-6与金属的粘接强度高于批量生产的衬里胶。所有新衬里胶在次氯酸钠溶液中老化后的数据均超过批量生产的橡胶，ГП-1，ГП-4和ГП-6橡胶的这些指标是批量衬里胶的1．5倍。

已经工业化试生产了胶料ГП-6，采用新衬里胶的槽车也进人工业化试验阶段，均以达到所有额定指标。

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