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Influence of Magnesium Oxide on the Properties of Hydrogenated Nitrile Rubber Filled with Rubber Powders
摘 要：通过对胶粉进行工艺改性，探讨了氧化镁（MgO）对改性胶粉填充氢化丁腈橡胶（HNBR）硫化胶性能的影响。结果表明：MgO的加入能显著提高HNBR硫化胶的耐热空气老化性能，当MgO用量为2.5份时，耐热性最好；胶粉的改性温度为30℃和薄通次数为15次时，硫化胶具有较好的物理机械性能。
关键词：氧化镁；胶粉；氢化丁腈橡胶
1前言
氢化丁腈橡胶（HNBR）是由NBR经催化加氢而制得的新型弹性体[1]。由于其主链的高饱和度，且含有强极性的腈基，因此具有优异的耐热、耐油、耐候和耐化学介质性能，在汽车、能源等很多领域得到广泛应用[2-3]。
氧化镁（MgO）作为橡胶材料的重要助剂，能改善胶料的焦烧性能，有助于混炼胶的存放；能提高橡胶的耐热氧老化性能，硫化胶的耐疲劳性能等[4-6]。但其对胶粉填充氢化丁腈橡胶性能的影响研究较少。
本工作主要研究了MgO的用量和胶粉的改性方法对HNBR硫化胶各项性能的影响。
2 实验部分
2.1主要原材料
HNBR-2010，日本瑞翁公司产品；硫化胶粉，工厂废胶；普通氧化镁，江苏省盐城市东台众星瓦厂。
2.2 试验配方
HNBR 100，DCP 3，ZnO 5，SA 1，MgO 变量，防老剂RD 1.5，防老剂MB 1，TAIC 2.5，白炭黑 40，胶粉 50。
2.3主要仪器和设备
X（S）K-160型开炼机和QLB-50D/Q型平板硫化机，无锡市第一橡塑机械有限公司；A1-7000-GD型高低温拉力试验机和GT-7017型老化试验箱，高铁科技股份有限公司。
2.4试样制备
胶粉改性：将开炼机辊距调至0.5mm，控制不同的辊温，加入胶粉进行薄通，直至胶料表面光滑（约薄通35次），薄通后的胶片停放4h以上备用。
混炼胶：混炼工艺为：HNBR→改性胶粉→SA、ZnO、MgO→防老剂→白炭黑→DCP、TAIC→薄通5次→下片，停放4～24h。
硫化胶：在平板硫化机上硫化，硫化条件为175℃/16MPa×10min。
2.5 性能测定
硫化胶各项性能均按相应国家标准测试。
3 结果与讨论
3.1普通氧化镁用量对硫化胶性能的影响
普通氧化镁用量对硫化胶性能的影响如表1所示。
从表1可以看出，老化后硫化胶的拉断伸长率均下降，拉伸强度和100%定伸应力均提高，说明在老化过程中交联反应继续进行，使得交联密度增大，也说明了HNBR具有优异的耐高温拉伸性能。随着MgO的加入能明显改善老化后硫化胶的拉断伸长率变化率，这可能是由于MgO本身就属于热稳定性非常好的物质且能提高胶料的交联密度，使硫化胶的耐高温性能得到改善[7]。当MgO用量为2.5份时，硫化胶老化后的拉断伸长率变化率变化最小。
3.2工艺性能
3.2.1改性温度对硫化胶性能的影响
填充的胶粉采用30℃、70-80℃、90-100℃、110-120℃、130-140℃共5个改性温度时对硫化胶性能的影响如表2所示。
由表2可知，随着改性温度的提高，硫化胶的拉伸强度逐渐降低，改性温度为30℃时，拉伸强度最大，其它力学性能无明显差异。热氧老化后硫化胶的拉伸强度和100%定伸应力均有所提高，拉断伸长率下降。
3.2.2 不同薄通次数对硫化胶性能的影响
填充的胶粉分别采用薄通15次、25次和35次时对硫化胶性能的影响如表3所示。
由表3可知，随着胶粉薄通次数的增加，硫化胶的拉伸强度略有降低，但胶粉的薄通次数对硫化膠的各项性能影响不大。老化后硫化胶的拉伸强度和100%定伸应力增大，且随着薄通次数的增加拉伸强度变化率增大，老化后硫化胶的拉断伸长率降低。
3 结论
（1）MgO的加入能显著提高HNBR胶料的耐热空气老化性能，在研究范围内，当MgO用量为2.5份时，耐热性最好。
（2）填充胶粉的改性温度为30℃和薄通次数为15次时，硫化胶具有较好的物理机械性能。
（3）热氧老化后硫化胶的拉伸强度增大，拉断伸长率降低，说明HNBR的老化是结构化的过程。
参考文献：
[1]章菊华，王珍，张洪雁等.氢化丁腈橡胶的结构与性能研究[J].材料工程，2011，（2）：31-34，51
[2]禹权，黄承亚，叶素娟.氢化丁腈橡胶的研究进展[J].特种橡胶制品，2006，27（2）：56-61
[3]周阳，邹华，冯予星等.氢化丁腈橡胶的研究进展[J].橡胶工业，2017，64（3）：186-191.
[4]冷增杰，赵树发，张向东等.导热氧化镁对三元乙丙导热橡胶性能的影响[J].弹性体，2017，27（2）：29-32
[5]吕婧，陈光岩，赵菲.氧化镁对橡胶减震材料性能的影响[J].弹性体.2015，25（6）：54-57.
[6]单鹏，任家乐，邵森等.使用氧化镁提高载重斜交轮胎胎圈钢丝胶性能[J].轮胎工业.2004，24（9）：542-544
[7]潘建茂，吴贻珍，肖建斌.氧化锌和氧化镁对过氧化物硫化氢化丁腈橡胶性能的影响[J].橡胶工业.2016，63（11）：676-679.
作者简介：
杨昭（1980），男，河南虞城人，徐州工业职业技术学院材料工程学院讲师，硕士，研究方向：橡胶材料与加工工艺。
基金项目：项目名称：橡胶密封注剂的研究，项目代码：20350886599932。
摘 要：通过对胶粉进行工艺改性，探讨了氧化镁（MgO）对改性胶粉填充氢化丁腈橡胶（HNBR）硫化胶性能的影响。结果表明：MgO的加入能显著提高HNBR硫化胶的耐热空气老化性能，当MgO用量为2.5份时，耐热性最好；胶粉的改性温度为30℃和薄通次数为15次时，硫化胶具有较好的物理机械性能。
关键词：氧化镁；胶粉；氢化丁腈橡胶
1前言
氢化丁腈橡胶（HNBR）是由NBR经催化加氢而制得的新型弹性体[1]。由于其主链的高饱和度，且含有强极性的腈基，因此具有优异的耐热、耐油、耐候和耐化学介质性能，在汽车、能源等很多领域得到广泛应用[2-3]。
氧化镁（MgO）作为橡胶材料的重要助剂，能改善胶料的焦烧性能，有助于混炼胶的存放；能提高橡胶的耐热氧老化性能，硫化胶的耐疲劳性能等[4-6]。但其对胶粉填充氢化丁腈橡胶性能的影响研究较少。
本工作主要研究了MgO的用量和胶粉的改性方法对HNBR硫化胶各项性能的影响。
2 实验部分
2.1主要原材料
HNBR-2010，日本瑞翁公司产品；硫化胶粉，工厂废胶；普通氧化镁，江苏省盐城市东台众星瓦厂。
2.2 试验配方
HNBR 100，DCP 3，ZnO 5，SA 1，MgO 变量，防老剂RD 1.5，防老剂MB 1，TAIC 2.5，白炭黑 40，胶粉 50。
2.3主要仪器和设备
X（S）K-160型开炼机和QLB-50D/Q型平板硫化机，无锡市第一橡塑机械有限公司；A1-7000-GD型高低温拉力试验机和GT-7017型老化试验箱，高铁科技股份有限公司。
2.4试样制备
胶粉改性：将开炼机辊距调至0.5mm，控制不同的辊温，加入胶粉进行薄通，直至胶料表面光滑（约薄通35次），薄通后的胶片停放4h以上备用。
混炼胶：混炼工艺为：HNBR→改性胶粉→SA、ZnO、MgO→防老剂→白炭黑→DCP、TAIC→薄通5次→下片，停放4～24h。
硫化胶：在平板硫化机上硫化，硫化条件为175℃/16MPa×10min。
2.5 性能测定
硫化胶各项性能均按相应国家标准测试。
3 结果与讨论
3.1普通氧化镁用量对硫化胶性能的影响
普通氧化镁用量对硫化胶性能的影响如表1所示。
从表1可以看出，老化后硫化胶的拉断伸长率均下降，拉伸强度和100%定伸应力均提高，说明在老化过程中交联反应继续进行，使得交联密度增大，也说明了HNBR具有优异的耐高温拉伸性能。随着MgO的加入能明显改善老化后硫化胶的拉断伸长率变化率，这可能是由于MgO本身就属于热稳定性非常好的物质且能提高胶料的交联密度，使硫化胶的耐高温性能得到改善[7]。当MgO用量为2.5份时，硫化胶老化后的拉断伸长率变化率变化最小。
3.2工艺性能
3.2.1改性温度对硫化胶性能的影响
填充的胶粉采用30℃、70-80℃、90-100℃、110-120℃、130-140℃共5个改性温度时对硫化胶性能的影响如表2所示。
由表2可知，随着改性温度的提高，硫化胶的拉伸强度逐渐降低，改性温度为30℃时，拉伸强度最大，其它力学性能无明显差异。热氧老化后硫化胶的拉伸强度和100%定伸应力均有所提高，拉断伸长率下降。
3.2.2 不同薄通次数对硫化胶性能的影响
填充的胶粉分别采用薄通15次、25次和35次时对硫化胶性能的影响如表3所示。
由表3可知，随着胶粉薄通次数的增加，硫化胶的拉伸强度略有降低，但胶粉的薄通次数对硫化膠的各项性能影响不大。老化后硫化胶的拉伸强度和100%定伸应力增大，且随着薄通次数的增加拉伸强度变化率增大，老化后硫化胶的拉断伸长率降低。
3 结论
（1）MgO的加入能显著提高HNBR胶料的耐热空气老化性能，在研究范围内，当MgO用量为2.5份时，耐热性最好。
（2）填充胶粉的改性温度为30℃和薄通次数为15次时，硫化胶具有较好的物理机械性能。
（3）热氧老化后硫化胶的拉伸强度增大，拉断伸长率降低，说明HNBR的老化是结构化的过程。
参考文献：
[1]章菊华，王珍，张洪雁等.氢化丁腈橡胶的结构与性能研究[J].材料工程，2011，（2）：31-34，51
[2]禹权，黄承亚，叶素娟.氢化丁腈橡胶的研究进展[J].特种橡胶制品，2006，27（2）：56-61
[3]周阳，邹华，冯予星等.氢化丁腈橡胶的研究进展[J].橡胶工业，2017，64（3）：186-191.
[4]冷增杰，赵树发，张向东等.导热氧化镁对三元乙丙导热橡胶性能的影响[J].弹性体，2017，27（2）：29-32
[5]吕婧，陈光岩，赵菲.氧化镁对橡胶减震材料性能的影响[J].弹性体.2015，25（6）：54-57.
[6]单鹏，任家乐，邵森等.使用氧化镁提高载重斜交轮胎胎圈钢丝胶性能[J].轮胎工业.2004，24（9）：542-544
[7]潘建茂，吴贻珍，肖建斌.氧化锌和氧化镁对过氧化物硫化氢化丁腈橡胶性能的影响[J].橡胶工业.2016，63（11）：676-679.
作者简介：
杨昭（1980），男，河南虞城人，徐州工业职业技术学院材料工程学院讲师，硕士，研究方向：橡胶材料与加工工艺。
基金项目：项目名称：橡胶密封注剂的研究，项目代码：20350886599932。