介绍新的氯丁二烯和丙烯腈共聚物分化特性

文摘

无规共聚物氯丁二烯和丙烯腈是一种新开发的橡胶的特性和价值主张还没有科学探索。本文主要关注acrylonitrile-chloroprene橡胶的基本特征和属性。定性分析通过红外(FTIR)和核磁共振(¹磁共振)光谱证实的存在和cl - cn集团在新的橡胶。正如通过差示扫描量热法(DSC)和动态机械热分析(DMTA),单一acrylonitrile-chloroprene橡胶玻璃化转变温度反映了其单相随机的微观结构。虽然相比对商业等级的氯丁橡胶(CR)、丁腈橡胶(NBR),新的橡胶提供了一个独特的组合属性不是使用单独的弹性体。Acrylonitrile-chloroprene橡胶演示略低比重、改进的低温压缩永久变形、高耐挠曲疲劳、和低体积膨胀903年IRM和燃料C氯丁二烯橡胶。丁腈橡胶相比,新的共聚物显示明显更好的热老化和抗臭氧性。良好的耐磨性、低热量积聚和非常高的耐挠曲疲劳表明优秀acrylonitrile-chloroprene橡胶动态载荷作用下的耐久性。基于初步结果,很明显,新的共聚物能候选人弹性体各种工业应用需求良好的流体阻力,高温和低温公差、良好的耐候性,在静态和动态条件下耐久性。

1。介绍

氯丁橡胶(俗称氯丁橡胶(CR))是人类所知的第一个合成弹性体。它仍然是一个至关重要的弹性体即使在今天大量的工业应用,如垫片、油管、海豹、o型环,软管,腰带和抗风化的产品,如湿的衣服。也用作基础树脂粘合剂和涂料。氯丁二烯橡胶的水分散体(乳胶)发现其用法下降商品(如手套),泡沫,等。由于电负性氯的存在相邻的未饱和聚合物骨干,CR提供好天气,臭氧、抗老化性、机械性能的平衡,像样的抵抗各种液体,和良好的固有的阻燃性(1]。然而,CR均聚物显示有限的灵活性在subambient温度,由于其倾向low-temperature-induced结晶(2]。

丁腈橡胶,俗称丁腈橡胶(NBR),另一个极性合成弹性体,另一方面,展示了优秀的耐油性,然而,有限的老化和抗臭氧性(3]。此外,它没有固有的阻燃性就像橡胶,主要应用在燃油软管,垫圈,辊,和其他产品需要高耐油性。商用NBR成绩通常丙烯腈含量为15%至50%,优势和权衡性质明显不同的丙烯腈(4]。增加极地丙烯腈含量增加橡胶的耐油性和力量,但是减小了它的弹性在低温下。

有几个项目合并橡胶和橡胶的性能优势,主要通过熔融混合过程(5- - - - - -7)来解决长期以来要求具有成本效益的耐热和耐油橡胶材料具有优良的耐候性。这种材料可能有前途的应用在石油和天然气、汽车和其他盟军产业。

虽然一些关键属性的CR和丁腈橡胶可以转移到身体填充物,合成混合演示功能的挑战与韧性降低,有限的flex开裂,和抗臭氧性差,特别是越来越多的丁腈橡胶的成分。CR的熔体混合改性的报道是不兼容的(8),两个截然不同的玻璃化转变温度(9]。羧酸盐的混合丁腈橡胶(XNBR)和CR也非混相兼容和机械性能很差由于低界面相互作用[10,11]。丁腈橡胶,氯丁橡胶的混合,聚氯乙烯(PVC)也一直在研究[12]。正如所料,PVC的引入降低了弹性,NBR / CR / PVC与妥协三元混合压缩形变行为更像是一个热塑性弹性体而非橡胶。氯化丁腈橡胶的制备和性质(Cl-NBR)的最大22%氯含量也被报道(13]。虽然Cl-NBR的耐油性能显著提高通过氯化,Cl-NBR减少明显的热稳定性与氯含量的增加14]。

与欲望产生的氯丁二烯共聚物包含一小部分不饱和丙烯腈单体的阻力增加石油的主要目的,但仍然存在CR的关键特征,一个新的橡胶的概念和发展。通过控制新acrylonitrile-chloroprene橡胶合成乳液聚合过程中,由氯丁二烯为主要共聚单体和丙烯腈单体为微量组分(15]。acrylonitrile-chloroprene橡胶的化学结构如下:

Acrylonitrile-chloroprene橡胶是一种全新的聚合物具有独特的化学成分。新的橡胶主要是集成开发一些特定特征的两个主要工业橡胶:橡胶和橡胶。因此,从根本上有趣的识别功能和独特性的acrylonitrile-chloroprene橡胶。我们所知,没有任何出版文学上可用acrylonitrile-chloroprene橡胶到目前为止。本初步报告介绍acrylonitrile-chloroprene橡胶、概括,并概述了其属性。这篇文章的目的是设置背景评估潜在的新的橡胶在不同工业领域的适用性。共聚物的基本特征和一些特性在下面进行了突出显示。共聚物的性质比较反对商业等级的橡胶和橡胶、用作内部基准。

2。实验

2.1。原材料

新acrylonitrile-chloroprene橡胶(指定在整个文本NCR)、丙烯腈含量低于20%的质量,通过专用的乳液聚合技术合成了5 - 20°C (15]。共聚物的水分散体当时freeze-coagulated在-20°C和绘制成薄片。用水洗后,紧随其后的是干燥在130°C 15分钟,床单被聚集成一根绳子,然后切碎的固体橡胶片。acrylonitrile-chloroprene橡胶(商业发射Evolmer®Denka有限公司)有一个门尼粘度(毫升_{1 + 4}在100°C)的55。这里使用的氯丁二烯橡胶(CR)均聚物进行比较是一个商用mercaptan-modified通用级,M-40,由Denka有限公司,门尼粘度(ML_{1 + 4}在100°C)的52。商用丁腈橡胶(NBR)用于这项工作是N230S来自日本合成橡胶有限公司、日本。NBR丙烯腈含量~ 34 - 36%、门尼粘度(ML_{1 + 4}在100°C)约为55。常用复合添加剂的配方包括加工助剂(硬脂酸花王化学工业有限公司);抗氧化剂(4 4 - - - - - -bis (1, 1-dimethylbenzyl)二苯胺,Nocrac™CD从大内新光化工有限公司、日本);一个抗降解剂(N(1,3-dimethylbutyl)N - - - - - -苯基-p苯二胺,Santoflex™6产后抑郁症伊士曼);塑化剂(聚醚酯类型,从Adeka rs - 700,日本);氧化锌(氧化锌II酒井法子化工有限公司、日本)作为固化催化剂;和媒介积极快速挤压炉(FEF)炭黑(从朝日N550碳有限公司,日本)作为增强填料。此外,CR - NCR-based化合物含有氧化镁(分别,Kyowamag™150 Kyowa化工有限公司有限公司、日本),主要作为中和剂的氯化氢在加工或服务从聚合物中解放出来,从而呈现改善化合物的稳定。主要用于CR硫化促进剂和NCR trimethylthiourea (Nocceler™本校从大内新光化工有限公司,日本)。作为一个典型的实践、NBR硫化是利用单质硫的组合(Hosoi化工、日本)作为交联剂和Nocceler™DM(二硫化二苯并噻唑的大内新光化工有限公司、日本)作为硫化促进剂。所有的原材料都是作为采购没有进一步净化。

2.2。天然橡胶的特性

傅里叶变换红外(FTIR)光谱扫描获得的薄膜样品的波数范围400 - 4000厘米⁻¹2厘米的一项决议⁻¹在室温(23°C)使用PerkinElmer分光光度计(前沿™)。核磁共振(NMR)测量进行了使用该交易所400光谱仪(来自JEOL有限公司、日本)操作在400 MHz 30°C。液态质子核磁共振(¹核磁共振)是在氘氯仿溶解样品后进行(chloroform-d或CDCl₃)溶剂。报告的数据是512年的平均扫描脉冲重复时间的~ 7 s。凝胶渗透色谱法(GPC)(模型hlc - 8220 - GPC Tosoh公司)是用来测量分子量(数量平均分子量( )和重量平均分子量( ))和多分散性指数( )使用四氢呋喃(四氢呋喃)作为溶剂遵循ISO 22768标准。玻璃化转变温度( )天然橡胶的决心通过差示扫描量热计(DSC)(梅特勒-托利多DSC1)根据ISO 22768氮气氛下使用10°C的升温速率。测量生橡胶的比重在23°C以下ISO 2781标准。

2.3。处理

用于NCR的复合配方、CR和丁腈橡胶如表所示1。炭黑的水平略不同的弹性体中实现类似的合成硫化胶的硬度值。复利是在两个阶段完成的。在第一阶段,橡胶的混合所有的原料除了氧化锌和其他固化剂进行了实验室规模的密炼机(ms - 1.7我从南Senju制作有限公司)的负荷系数0.65 - -0.70,在30 - 40°C,转速的50 rpm。均匀混合后约5 - 6分钟,复合出院密炼机的温度不超过120°C,使用双辊轧机夷为平地,冷却到室温。在第二阶段的复合、氧化锌和其他curatives被添加到橡胶混合在一个8英寸两辊机的夹紧在40°C ~ 3毫米,混合了大概5分钟,然后片状的。除了压缩永久变形,所有样本在170°C治愈20分钟使用电热液压机。圆柱形标本(厚度 )压缩组在170°C press-cured 30分钟,其次是二次固化过程,并同时受到175°C 2小时在一个烤箱。

2.4。测试

门尼粘度(ML_{1 + 4})prevulcanized橡胶股票测量使用ISO 289 - 1:2015穆尼粘度计从日本岛津公司公司(smv - 301),日本,在100°C。穆尼烧焦的测试是在125°C / ISO 289 - 2:2015使用相同的机器。橡胶化合物的治疗行为评估使用自动Rotorless流变仪(ARR)(模型RLR-3东洋精Seisaku-sho, Ltd .)在170°C 30分钟根据ISO 6502。测量参数(最小转矩),(最大扭矩),(时间2单位的扭矩增加高于最低),和和(时间对应于最大实现转矩的10%和90%)。治愈率指数(CRI),一个参数表明固化反应的速度,计算从rheometric数据以下方程:

拉伸性能是决定使用一个自动化的万能试验机(UTM、模型从东洋精Strograph AE Seisaku-sho,有限公司)使用哑铃标本2毫米厚,每ISO 37:2017。所有测试都是在室温下进行的( ),和拉伸数据报告的平均4测试。ISO 34-1标准后测量撕裂强度以90度角标本使用UTM在室温(23°C)和一个500毫米/分钟十字头速度和最低的3个重复。硬度的硬度计,岸上一个橡胶硫化橡胶测量按ISO 48-1:2018至少5每个样本重复。压缩形变测量进行了使用圆柱形盘厚度的标本 并且按照ISO 815:2019 29毫米,直径的方法。标本保存在压缩25% 72小时在不同的温度下,然后允许在室温下恢复。压缩集表示为原始的比例变形不检索后恢复期:0%表示全面复苏,100%表示没有复苏。报告的数据是2的最小重复的平均值。

硫化橡胶的耐磨性样品在室温下评估( )使用DIN磨耗试验机从东洋精Seisaku-sho,有限公司,日本,按照ISO 4649标准。试样的直径和厚度的16毫米和6毫米受到10 N负荷。转筒的速度 。84年之后旋转(~ 3分钟后),容积损失测量和报告的平均3套测试。

硫化橡胶的热积累特征样本评估使用Goodrich挠度仪自动从上岛制作有限公司,日本,按照ISO 4666标准的基础温度50°C和调节时间30分钟。静态负载应用30磅,偏转被设定为0.2英寸,所使用的测试频率是30 Hz。温度差异( )之前和之后的测试运行30分钟监测和报告的平均3数据点。

阻力橡胶硫化胶对开裂是确定使用DeMattia弯曲疲劳试验机(模型tm - 1513从上岛制作所有限公司)操作在100°C使用ISO 132:2017标准5赫兹的频率。试验结果报告,随着周期数量的失败,至少5个重复的平均值。

动态机械热分析(DMTA)的橡胶硫化胶进行了使用Rheovibron动态Viscoelastomer变阻器(模型- 1021)。测试张力模式下进行10赫兹的频率与应变振幅的30μm。矩形样本( )第一次被冷却到-150°C,然后随后加热5°C /分钟的速度到150°C的测试运行。

研究了热老化的影响在橡胶硫化胶使用控制空气流通烤箱温度从100°C到140°C的ISO 188:2011标准后不同时期。抗拉强度(TS),断裂伸长率(EB)和硬度(HS)的标本测量加速老化后在指定的温度和时间。

向不同的测试流体阻力橡胶硫化胶后监测ISO 1817:2015通过测量体积膨胀和试样的拉伸性能的变化在完全沉浸到液体的温度和时间范围。体积膨胀,表示为一个百分比的体积变化,计算使用以下方程: 在哪里体积的变化(%),试样的初始质量在空气(g),的初始质量标本在测试流体(g),后标本的质量在空气中浸泡(g),然后呢浸液的密度在标准实验室室温(g / ml)。

拉伸性能的变化由于接触流体百分数表示的拉伸强度和断裂伸长率变化计算基于以下方程: 在哪里属性的变化(%),是初始值,是老化后的值。

动态操作条件下的橡胶硫化橡胶耐臭氧监测使用短波紫外线臭氧老化试验机从东洋精Seisaku-sho,有限公司遵循ISO 1431 - 2标准。测试是在40°C的臭氧浓度50 pphm而让测试块0 - 20%正弦拉伸应变在不同时期的0.5赫兹的频率。开裂的标本被定期检查。

3所示。结果与讨论

图1显示了傅里叶变换红外(FTIR)光谱acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)。氯丁二烯橡胶(CR)均聚物的光谱也提供作为参考。在2240厘米特征吸收带¹在NCR,归因于−C≡N组的弹性振动,验证的丙烯腈共聚物的一部分。NCR显示了两个著名的山峰在830厘米左右¹和660厘米¹,分别。那些配合签名山峰分配给C-Cl拉伸和弯曲振动中发现氯丁二烯橡胶(CR) [16,17]。其他著名的山峰NCR 2920厘米¹由于碳氢键不对称拉伸,~ 1660厘米¹由于C = C拉伸,在~ 1470厘米¹由于碳氢键弯曲,在1110厘米¹分配给碳碳伸展振动。这些特征峰也出现在CR均聚物。

图2显示了¹核磁共振光谱acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)和氯丁橡胶(CR)均聚物。四个重要信号出现在2.24,2.39,2.54和5.4 ppm的橡胶。高峰作业图2是由基于NMR数据报告文学的CR (18]。小峰在2.40和2.88 ppm和集群的峰值5.15 - -5.24 ppm不是分配在这里清晰。在NCR,两个新的峰值2.95和1.71 ppm确认丙烯腈单元的合并。强烈的单线态信号出现在7.26 ppm的橡胶是由于溶剂,CDCl₃(19]。通过红外光谱和核磁共振定量微观结构分析超出了这个范围的技术贡献,因此不是报道。

差示扫描量热法(DSC)的结果acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)相比,氯丁二烯橡胶(CR)均聚物如图3。观察,一个玻璃化转变温度为-24°C NCR的被发现。一个玻璃化转变温度确认acrylonitrile-chloroprene橡胶的无规共聚物丙烯腈和氯丁二烯(图3)。氯丁二烯橡胶的玻璃化转变温度大约是-35°C。积极转变acrylonitrile-chloroprene橡胶的玻璃化转变温度的氯丁二烯橡胶均聚物是由于极性的增加通过结合丙烯腈(−C≡N组),使大分子链运动相当困难。CR展示了一个广阔的吸热峰的出现为6.8°C和峰值温度为15.2°C,与微晶的融化。没有这样的峰值出现在NCR。笨重−C≡N组在acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)可能会提供中断规律性沿着聚合物链序列,从而防止结晶。众所周知,随着规模的组织,它变得越来越困难的聚合物折叠和结盟沿晶体生长方向,从而减少结晶的能力和可能性20.]。

的分子量和分子量分布值acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)通过凝胶渗透色谱法(GPC)如表所示2。观察,新的橡胶展示了高分子量(> 10⁵)相当窄的分子量分布和多分散性指数(PDI) ~ 2.4左右。分子量(和 )和PDI CR是NCR的略高于。acrylonitrile-chloroprene橡胶在1.19的比重略低于CR的均聚物(1.23)(表3)。

的门尼粘度和穆尼烧焦时间prevulcanized acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)化合物相比,橡胶和橡胶如表所示3。NCR的门尼粘度,计算在100°C,被发现是相当于丁腈橡胶,但明显低于铬,铬化合物,门尼粘度测量的测试条件,交联反应可能已经开始,造成复合粘度的急剧上升约52单位圣母橡胶复合在测试期间至70辆。最短的穆尼烧焦时间在CR也反映出在测试期间过早交联反应的可能性。NCR的烧焦时间和铬的化合物,测量在125°C,是17.7分钟,9.4分,分别,即使相同的交联剂被用于两种。相当高的烧焦时间相比,NCR揭示了其优越的处理安全与硫橡胶。治愈也显示良好处理安全在给定的测试条件。

torque-time依赖acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)养护与CR和丁腈橡胶作为评估通过流变仪(ARR)如图4。所有三个弹性体评估显示稳定状态的治疗有明确的治疗高原地区曲线。NCR演示了最长期的治疗和CR,最短。然而,铬化合物显示了最高产量的治疗可以通过取得的最大扭矩值,其次是NCR和丁腈橡胶在170°C。关键参数通过流变仪测试如表所示3。最小转矩( )NCR与NBR相当于0.1 N·m, CR时提供了一个更高的价值(0.2 N·m)。曲线代表了扭矩的化合物治疗开始前的硫化反应。因此,据说可以未硫化化合物的粘度的测量。然而,一个高得多CR的价值可能表明在给定的测试温度达到170°C,治疗可能已经开始在CR,导致最小转矩上升明显。这观察证实了相当高的门尼粘度的铬化合物,即使在100°C, NCR相比改性。CR还演示了最高价值和转矩(最大的区别 ),其次是NCR和丁腈橡胶。尽管养护系统的数量和类型保持不变在NCR和铬化合物,NCRΔM低于CR硫化胶显示约25%。在橡胶硫化过程中通过流变仪值是直接与治疗的状态或化学交联的聚合物链的程度。ΔM通常与橡胶硫化橡胶的交联密度(21]。在三个橡胶,最大的ΔM CR表明交联的最高水平。固化动力学,在这里表示 , ,和治愈率指数(CRI)值,如表所示3。橡胶化合物的时间需要达到最优状态的治疗( )在170°C是在NCR最长9.7分钟,这是~ 42%以上的铬均聚物( ),即使使用相同的治疗方案。改性硫固化,然而,显示了最低在4.7分钟。在三个橡胶评估,在NCR治愈或者国际最低复合配方和条件。考虑治疗的高速度和高交联密度实现CR,可以推断出,计算作为一个独立的加速器可能是更有效的比与共聚物CR均聚物,NCR。在CR,固化过程使用氧化锌和thiourea-based加速器主要通过烯丙基的双键发生22]。NCR的共聚物氯丁二烯和丙烯腈,烯丙基的组可能减少量比出现在CR均聚物。因此,交联密度NCR变得较小比CR均聚物。这可能指出,像任何其他弹性体,和国家的治愈NCR化合物也可以改变使用不同的固化剂。详细调查的影响不同curatives NCR属性是当前管辖范围之外的技术贡献和报告将在别处。

acrylonitrile-chloroprene橡胶的性质(NCR)和CR硫化胶的改性如表所示4。CR演示了三个弹性体之间的模量最高的100%,这可能是与交联密度最高。NCR化合物表现出较低的模量和抗拉强度和断裂伸长率值略高于CR。

撕裂强度表明硫化胶的能力抵抗切割、凿和撕裂操作期间的服务。NCR的撕裂强度值和CR是可比的。NBR、另一方面,显示了三个橡胶撕裂强度最高,大概是因为硫交联系统的使用。包含更多的弹性c.s. Sulfur-cured橡胶硫化胶_x- c -债券通常表现出提高撕裂强度比硫化胶交联通过c -债券灵活性较小(23]。

acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)与电阻对磨损CR与类似的容积损失(表4)。稍微较小体积损失在磨损NBR硫化橡胶。尽管NBR硫化橡胶交联程度较低,导致低模量和高伸长值,它仍然提供耐磨性略优于CR和NCR。增量改善耐磨性可以归因于一些更高层次的炭黑在橡胶复合提供可比硬度CR和NCR(表1)。

热积累是一个重要的特征对橡胶制品的耐久性评估暴露于动态载荷。橡胶表现出滞后行为循环载荷下,加上极低的导热系数,导致气温上升。热量积聚在acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR) ( )有点高于CR ( )(表4)。但热量积聚在NCR(超过25°C)显著低于在丁腈橡胶( ),在相同的测试条件下,表明其在动态应用程序/ NBR潜在性能优越。交联聚硫橡胶在高温下很容易裂开或压力(3]。因此,切断NBR硫化橡胶的交联聚硫Goodrich自动挠度仪测试期间可能发生,产生交联密度的降低。随后,弹性模量可能减少在某种程度上,导致增加热量积聚在丁腈橡胶。

正如在表4的耐挠曲疲劳acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)化合物被发现显著优于橡胶和橡胶、而以100°C。NCR的挠曲疲劳强度显著提高,尤其是在比较的CR均聚物,可能相关的交联密度的差异而治愈的硫化体系。正如通过流变仪(ARR)结果,CR比acrylonitrile-chloroprene橡胶交联密度更高。高交联密度的橡胶化合物或太紧聚合物网络通常是增加刚度和降低效率,消耗能量,从而降低抗挠曲疲劳(24]。在硫化交联形成的本质也是影响疲劳性能(25]。硫磺硫化体系用于丁腈橡胶可能帮助其更好的挠曲疲劳性能比铬,氧化锌硫化活化剂和本校的加速器。更灵活的交联聚硫化物(c.s._x- c -债券),提供更好的耐挠曲疲劳/ c -或c.s.债券一般(26,27]。交联聚硫化物快速分裂的能力和改革使增强的能量耗散,从而提供一个更好的疲劳寿命在橡胶硫化胶28]。尽管NBR显示挠曲疲劳强度比CR, 100°C的测试温度可能仍然高NBR。此外,我们看到了明显高热量积聚在丁腈橡胶动态载荷作用下(表4),这进一步收益率局部加热和可能导致降解反应。一旦恶化发起,随后的力学性能损失可能会导致挠曲疲劳强度的降低NCR的丁腈橡胶相比。

一套压缩措施橡胶硫化胶的长期收缩后保留其弹性性能。一套压缩的基本性质之一是一个弹性体等一些工业应用海豹,垫圈,o型环,尺寸稳定性是至关重要的部分。在这项研究中,压缩永久变形测量是在很大的温度范围内,从-30°C到150°C,和图5显示了结果。同时测量在室温(23°C),压缩设置值具有可比性的橡胶研究,6和11%之间不等。压缩永久变形随冷却的程度低于环境温度为所有三个橡胶。然而,压缩永久变形阻力acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)明显优于丁腈橡胶和CR,测量在0°C以下。NCR的硫化橡胶压缩设置演示了不到25%至-20°C,而+ 90%的硫化橡胶压缩永久变形CR /在0°C。尽管NCR的低(-24°C,观察到通过DSC)比CR均聚物( ),acrylonitrile-chloroprene橡胶提供了一套低得多的压缩或更好的弹性复苏subambient温度。在-30°C, NCR的压缩形变显著恶化,拍摄到70%以上,随着测试温度几度低于玻璃化转变温度的弹性体。然而,CR均聚物失去弹性回复几乎完全压缩的近100%甚至在0°C。众所周知,弹性体由于低温是物理变化,而不是化学。较低温度(尤其是subambient温度)诱导结晶的氯丁二烯橡胶均聚物,造成聚合物硬化。DSC结果CR,如图3,证明结晶。因此,压缩永久变形阻力的CR均聚物减少大大降低环境的温度。然而在acrylonitrile-chloroprene橡胶,高电负性和笨重的- cn团体阻碍聚合物链的折叠,防止结晶。因此,noncrystallizing NCR的低温压缩永久变形性能明显优于CR的均聚物。在其他地方,报道丁腈橡胶与~ 34% ACN (N230S)约为-20°C (29日]。因此,温度接近-20°C,压缩设置橡胶大幅增加。

压缩永久变形的阻力在高温(100°C开始),NCR的性能略差,但相当接近的CR。弹性体展示优秀的高温压缩设置属性。即使在150°C, NCR和CR提供一组低于40%压缩后72小时。然而,丁腈橡胶显示了过高(超过60%)压缩设置即使在120°C。正如所料,压缩在丁腈橡胶恶化随着试验温度的增加,达到78%在150°C。橡胶化合物、永久变形或压缩永久变形是由于uncrosslinked链,这不会导致永久网络和可能放松或压缩期间继续交联,特别是在更高的温度。新的交联然后阻止股票回到原来的形状。交联的程度之间存在很强的相关性和压缩永久变形(30.]。更高的治疗在CR(或更高的交联密度),通过治愈曲线如图就是明证4,可能有助于其更好的压缩在升高的温度下相比,在acrylonitrile-chloroprene橡胶。NBR、超过100°C,可能进行改革的交联(聚硫di /一硫化物转换),甚至降解聚合物链。通常,不可逆的化学变化发生在丁腈橡胶在它接近上层的服务温度约为100°C导致橡胶变得日益严格,减少抗压缩设置。

结果动态机械热分析(DMTA) acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)硫化胶呈现在图6,以及与橡胶和橡胶。存储模量(弹性), ;(阻尼)损失模量, ;和阻尼系数( ),表示为的比率和 ,作为温度的函数显示超过-150°C到150°C。山坡上的拦截的山峰和对应于橡胶的玻璃化转变温度。DMTA结果证实通过DSC(图的观察发现3)积极转变的NCR的玻璃化转变温度与CR。它也可以注意到,在玻璃化转变区域,NCR有较低的储能模量和损耗模量较高而CR。这可以更好的观察情节。较高的阻尼系数在NCR发现超出了玻璃化转变与CR反映其能力更好的能量耗散,验证改进的耐挠曲疲劳的NCR / CR。

acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)硫化胶的抗对不同的测试液体也对橡胶和橡胶的评估和比较。液体被认为是ASTM参考油:IRM 903和IRM 901;机油;汽油(90%的混合汽油和10%乙醇);乙醇;和ASTM参考流体:燃料C(50%体积的异辛烷、甲苯)的混合物。由于介质的高波动性,测试与乙醇,汽油,燃料在40°C到72小时。901年相对粘性液体如IRM, IRM 903机油,标本72小时暴露在130°C。不同的流体阻力的变化浸72小时后样品的体积显示在表中5。NCR展品明显降低肿胀IRM 903(环烷基)和燃料C,反映其电阻比橡胶。然而,展示了至少在这两个流体体积膨胀,大概由于其极性三弹性体中最高的。901年IRM(石蜡基),机油,和乙醇,所有三个弹性体提供可比和名义体积变化(2 - 10%)。NCR和NBR透露在901年IRM轻微负面体积膨胀或收缩,机油在72小时后130°C,表明对提取的低分了重量组件测试液体。汽油已经最积极的影响在所有三个橡胶,导致60 - 70%的体积膨胀。

油对拉伸性能的影响也是评估901年IRM, IRM 903和机油在不同的温度下,所有暴露在72小时。我们评估这些油的百分比变化的影响抗拉强度和断裂伸长值与preexposed标本。结果在数字展出7(一)和7 (b)。石油肿胀引起损失的物理属性(塑化效果)在所有三个弹性体但不同的区段。Acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)标本,在完全沉浸在所有三个测试液体即使在130°C,显示超过50%保留在断裂伸长,这反映了他们良好的热流体阻力。CR显示最少的变化属性无论温度和油使用。这可能是与最高所有弹性体交联密度测试。有趣的是对NBR,尽管它显示了至少肿胀由于极性最高,拉伸性能的变化是明显的,特别是在更高的温度。丁腈橡胶提供了良好的抗拉强度保留72小时后浸到120°C。高于120°C,然而,橡胶的拉伸强度大幅降低。在所有三个测试液体,断裂伸长率随温度的下降是最明显的NBR、其次是NCR和CR。在130°C, NBR的断裂伸长率值减少45 - 64%不管测试的液体。迅速恶化的丁腈橡胶在高温拉伸性能可能与聚合物链分离引起的热降解。

三个橡胶硫化胶的耐热老化性比较暴露的试样在不同的温度从100°C to140°C不同时期,从72小时到500小时不等。热老化的影响抗拉强度、断裂伸长率和硬度值如图8。观察到的数据8(一个)和8 (c)acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)提供可比的耐热性CR的抗拉强度和硬度的变化,分别。然而,关于断裂伸长率的变化,CR性能略优于NCR,特别是在100°C和120°C(图8 (b))。然而,在严重的老化条件差异会趋于平稳。在这些条件下,CR和NCR可比的耐热性。举个例子,在130°C 288小时后,断裂伸长率的译者是相同的NCR和CR 26%。NBR弹性体中有最严重的热老化性能评估,。对NBR、120°C,抗拉强度增加而老化。之后(在130°C和超越),橡胶的拉伸强度下降明显与温度和时间的增加。据报道,在thermooxidative丁腈橡胶老化,在初始阶段交联反应占主导地位,导致抗拉强度上升。随着老龄化的发展,断链变得显著,导致快速减少的抗拉强度31日]。从早期开始,即使在100°C,丁腈橡胶显示了明显的随着时间的推移和稳定的断裂伸长率下降。由于丁二烯段的存在,丁腈橡胶很容易氧化和展品显著变化和高温老化性能。在CR和acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR),电负性氯的双键的存在在某种程度上,从而减少的倾向thermooxidative退化。

总结了橡胶硫化胶的抗臭氧性结果表6。acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)和CR的退化造成的臭氧可以在相同的测试条件下经过144小时的暴露。丁腈橡胶,另一方面,更容易受到臭氧降解的影响。24小时后臭氧接触、NBR标本表面开始出现裂缝。橡胶的臭氧感生开裂是由于亲电反应,开始与臭氧攻击电子密度高(在一个位置32]。在这方面,不饱和有机化合物通常对臭氧活性。不饱和- C = C -债券是氧化切断债券臭氧的存在。丁腈橡胶容易受到臭氧的丁二烯单元,导致其在早期的降解与曝光。旁边的氯组的吸电子效应- C = C - CR和acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)呈现双键不反应对臭氧导致改善橡胶耐臭氧相比。

4所示。结论

新开发的定性特征acrylonitrile-chloroprene橡胶(NCR)通过红外(FTIR)和核磁共振(¹核磁共振)证实了cl和共聚物- cn组。单一的玻璃化转变温度,通过DSC和DMTA,反映其单相随机的微观结构。与CR的均聚物,没有观察到low-temperature-induced结晶acrylonitrile-chloroprene橡胶,这可能是由于笨重的干扰- cn组防止折叠和聚合物链的具体定位。NCR比重略低于CR。而使用氧化锌(氧化锌)和治愈trimethylthiourea(本校)作为一个加速器,NCR大大提供更好的处理比CR安全。acrylonitrile-chloroprene橡胶硫化橡胶显示低模量和断裂伸长率较高,可能与交联密度低于CR。NCR的抗拉强度略低但合理与CR,撕裂强度和耐磨性NCR和CR硫化胶几乎是等价的,仍然与硫比NBR硫化略小。Acrylonitrile-chloroprene橡胶硫化胶表现出典型的优越的耐挠曲疲劳和一种改进的低温压缩组相比,氯丁二烯橡胶(CR)均聚物。903年IRM NCR硫化胶还显示低体积膨胀和燃料C CR相比,表明改进的流体阻力。Acrylonitrile-chloroprene橡胶硫化胶提供明显降低热量积聚,更高的耐挠曲疲劳,更好的热老化和抗臭氧性比NBR。当前评估显示,acrylonitrile-chloroprene橡胶可以是一个有前途的弹性体适合操作的静态和动态加载条件下应用程序需要同时耐热性和流体阻力。

数据可用性

测试数据的属性新的共聚物用于支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

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