天然橡胶/三元乙丙橡胶并用胶辐射交联制备及其耐热空气老化性能

针对天然橡胶(NR)/三元乙丙橡胶(EPDM)并用胶共混效果不佳和耐老化性能较差的问题,本研究采用辐射交联技术制备了天然橡胶/三元乙丙橡胶并用胶,通过与热交联制备的并用胶对比,明确了辐射交联工艺对共混效果的促进作用。重点分析了NR/EPDM共混胶中生胶并用比和辐射交联等因素对老化前后并用胶力学性能的影响规律。热空气老化前,随着EPDM占比的增大,热交联样品的初始拉伸强度和伸长率曲线呈先降低后上升趋势,而辐射交联样品初始拉伸强度和伸长率呈线性下降趋势,说明辐照处理改善了EPDM/NR并用胶初始力学性能,辐射交联提高了NR和EPDM分子之间交联结构的完善性。热空气老化后,辐射交联样品的性能下降幅度小于热交联的样品,说明在热交联基础上,引入辐射技术可以提升辐射交联样品热老化后的伸长率保持率,尤其是在NR占比较大的情况下,辐射样品性能下降幅度能减小约50%。由此说明,利用辐射交联技术制备天然橡胶/三元乙丙橡胶并用胶具有比传统热硫化交联具有更好的耐热空气老化性能。

不同硫化工艺对EPDM/NR并用胶性能的影响

将传统热硫化技术与辐射硫化技术相结合,研究了硫化剂用量和辐射硫化工艺两因素对EPDM/NR硫化胶老化前后性能的影响。结果表明,与传统热硫化胶相比,EPDM/NR纯辐射硫化胶有效阻尼温度范围较宽,更加适合用于高原高寒地区;采用"热硫化+辐射硫化"技术可提高EPDM/NR硫化胶拉伸强度;辐射硫化胶热空气老化后性能保持率均显著高于传统热硫化胶;经γ射线老化处理后,"热硫化+辐射硫化"BF4硫化胶拉伸强度和拉断伸长率保持率均略高于传统热硫化胶。辐射硫化胶综合性能优于传统热硫化胶。

三元乙丙橡胶/天然橡胶共混胶的硫化剂用量与辐射吸收剂量优化

探讨了辐照交联技术应用在三元乙丙橡胶/天然橡胶共混胶中时硫化剂用量与辐射吸收剂量的优化设计问题。通过将硫化剂用量与辐射吸收剂量的组合形成不同的交联方案,对不同交联方案下共混胶性能的测试结果采用回归分析的方法得到硫化剂用量和辐射吸收剂量与100%定伸应力、拉伸强度和扯断伸长率的回归方程,根据回归方程通过可视化模拟作出直观的二维等高线图和三维曲面图,并经由优化交联组合方案对回归分析结果进行了验证。结果表明,硫化剂增量系数和辐射吸收剂量的增大都能使共混胶的弹性模量增大,导致其100%定伸应力呈增大趋势、扯断伸长率呈减小趋势;随着硫化剂用量和辐射吸收剂量的增大,拉伸强度表现为先增大然后逐渐减小。高硫化剂用量-低辐射吸收剂量方案适合于制备对模量和强度要求较高的橡胶材料,而低硫化剂用量-高辐射吸收剂量方案适合于对扯断伸长率和耐老化性能要求较高材料。

辐照交联技术与天然橡胶/三元乙丙橡胶共混胶的共硫化

制备了具有不同共混比的天然橡胶(NR)/三元乙丙橡胶(EPDM)共混胶,对NR/EPDM热硫化胶进行应力-应变测试,筛选出热硫化过程中共硫化问题最严重的共混胶,采用辐照交联技术对其进行不同辐射吸收剂量的辐射处理,优选出最佳辐射吸收剂量;在最佳辐射吸收剂量下将不同共混比的NR/EPDM热硫化胶进行辐射处理,并对辐射处理前后共混胶的性能进行对比分析。结果表明,当NR和EPDM的质量比为40/60时NR/EPDM热硫化胶的综合力学性能最差;当辐射吸收剂量为100 kGy时,NR/EPDM共混胶的综合性能最佳,经辐射处理后不同共混比NR/EPDM共混胶的100%定伸应力均得到提高且提升幅度无显著差别;不同共混比NR/EPDM的共混胶经辐射处理后的拉伸强度和扯断伸长率曲线均由辐射处理前的类“U形”变为近似直线;辐射处理后NR/EPDM共混胶的扯断伸长率均下降,EPDM相的扯断伸长率下降幅度比NR相大。