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摘要  分別用木質(zhì)纖維素粉、預(yù)處理棉絨短纖維和煅燒高嶺土與白炭黑并用作為填料試制NBR印刷用水輥膠料，測(cè)試了硫化膠的物理機(jī)械性能和常溫下的耐水性能。結(jié)果表明：隨著三種填料用量的增加，硫化膠的硬度、定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度都有不同程度的提高，扯斷伸長(zhǎng)率和回彈性有所減小，其中以添加1530份煅燒高岒土的NBR硫化膠的物理機(jī)械性提高最明顯，而且回彈性降低很小，還能改善NBR的親水性和車磨拋光性能；而添加木質(zhì)纖維素粉和棉絨短纖維對(duì)NBR硫化膠的補(bǔ)強(qiáng)作用不明顯，且吸水率過大?！　￡P(guān)鍵詞  丁腈橡膠  木質(zhì)纖維素粉  棉絨短纖維  煅燒高嶺土  印刷用水輥　　印刷用水輥硫化膠要求具有耐磨、彈性和親水性能好、低溶脹等性能，特別是要求膠輥表面有一定的吸附水的能力，但又不能在介質(zhì)中過度膨脹?！　∧举|(zhì)纖維素粉具有質(zhì)輕、淺色、在橡膠中易分散等特點(diǎn)，適宜制備高彈性，低硬度的制品[1、2]。棉絨短纖維是一種40目以上長(zhǎng)短不一的纖維狀絮團(tuán)，經(jīng)過表面處理、有利于提高與橡膠基體的相互作用，而且長(zhǎng)徑比較小，容易在橡膠中分散。木質(zhì)纖維素粉和預(yù)處理棉絨短纖維表面含有大量的極性基團(tuán)，有一定的吸附水能力。煅燒高岒土為無(wú)定形的疏松結(jié)構(gòu)，表面存在Si－O、Al－O和部分剩余的－OH等多種活性點(diǎn)，同樣具有一定吸附水的能力，在橡膠中填充量大，分散性好，白度高，雜質(zhì)含量小等優(yōu)點(diǎn)。　　本文選擇以丁腈橡膠為基體，加入適量白炭黑作增強(qiáng)劑，比較了木質(zhì)纖維素粉、棉絨纖維和煅燒高岒土等三種具有一定吸水性的填料的用量對(duì)硫化膠物理機(jī)械性能和耐水性能的影響，并簡(jiǎn)介了膠輥成品的車磨和使用性能。1  實(shí)驗(yàn)部分1.1  原材料　　NBR，Perbunan  NT3445，德國(guó)Bayer公司生產(chǎn)；木質(zhì)纖維素粉E－140，廣州金昌盛公司提供；預(yù)處理棉絨短纖維，黑龍江富錦市短纖維廠提供；煅燒高嶺土，AT－01，茂名凡士高公司生產(chǎn)；其他均為橡膠工業(yè)常用的原材料和助劑。1.2  主要設(shè)備及儀器　　XSK－160型開放式煉膠機(jī)和QLB－D400×400電熱平板硫化機(jī)（上海第一橡膠機(jī)械廠），P3555B2盤式硫化儀（北京環(huán)峰化工機(jī)械實(shí)驗(yàn)廠），XL－100型拉力試驗(yàn)機(jī)（廣州廣材實(shí)驗(yàn)議器有限公司），LX－A型邵氏橡膠硬度計(jì)（上海六中量議廠），百分測(cè)厚儀和分析天平（上海六菱儀器廠）。1.3  基本配方（質(zhì)量份，下同）　　NBR，100；ZnO，5.0；硬脂酸，1.5；防老劑2246，2.0；硫黃S，2.0；促進(jìn)劑DM，1.2；促進(jìn)劑CZ，0.7；沉淀白炭黑，15；DOP，60；木質(zhì)纖維素粉、預(yù)處理棉絨短纖維、煅燒高嶺土為變量。1.4  混煉與硫化　　試驗(yàn)按基本配方和常規(guī)工藝進(jìn)行。在XSK－160型開煉機(jī)上混煉，按生膠、活性劑、硫黃、防老劑、填料和增塑劑的順序加入，最后加入促進(jìn)劑。薄通并打6次三角包，放寬輥距3mm，打卷5次，出片。然后用P3555B2盤式硫化儀測(cè)定膠料在160℃下的硫化特性，再在QLB－D400×400電熱平板硫化機(jī)上硫化[160℃×10MPa×（T90）]。1.5  性能測(cè)試　　拉伸應(yīng)力－應(yīng)變性能按GB/T528－1998測(cè)試（I型試樣，拉伸速度500mm/min）；撕裂性能按GB/T529－1999測(cè)試（直角型試樣，拉伸速度500mm/min）；邵爾A型硬度按GB/T531－1999測(cè)試；體積變化率按GB1690－1992測(cè)試；回彈性按GB1681－1991測(cè)試。2  結(jié)果與討論2.1  硫化膠的物理機(jī)械性能硫化膠的物理機(jī)械性能如表1所示。表1不同填料對(duì)NBR硫化膠的物理機(jī)械性能的影響試樣編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7填料用量（份）性能 0 木質(zhì)纖維素粉5       10 棉絨短纖維5      10 煅燒高嶺土15      30邵爾A硬度，度 32 36 41 38 43 36 38100％定伸應(yīng)力，MPa 0.34 0.89 1.37 1.69 2.31 0.97 1.26300％定伸應(yīng)力，MPa 0.57 1.20 1.89 2.03 2.79 1.76 2.76拉伸強(qiáng)度，MPa 3.96 4.65 4.21 4.78 4.66 5.15 6.82扯斷伸長(zhǎng)率，％ 780 670 635 570 460 680 670扯斷永久變形，％ 18 25 36 28 38 20 25回彈性，％ 48 37 32 36 32 46 44　　從表1中可以看出，木質(zhì)纖維素粉、預(yù)處理棉絨短纖維和煅燒高嶺土都能不同程度地提高NBR的定伸應(yīng)力和硬度，而且隨著用量的增加，提高越顯著；硫化膠的拉伸強(qiáng)度也有所增加，但用量較大時(shí)，略有下降。煅燒高嶺土則明顯提高了硫化膠的強(qiáng)伸性能，且硬度和回彈性降低不大。這是因?yàn)殪褵邘X土為無(wú)定形的疏松結(jié)構(gòu)，存在Si－O、Al－O和部分剩余的－OH等多種活性點(diǎn)，使煅燒高嶺土成極性，利于與丁腈橡膠產(chǎn)生一定的相互作用，并有可能利于沉淀白炭黑在丁腈橡膠中的分散。相比之下，木質(zhì)纖維素粉和棉絨短纖維的加入，明顯提高了硫化膠的硬度、定伸應(yīng)力、扯斷永久變形，降低了回彈性。木質(zhì)纖維素和棉絨短纖維作為纖維狀物質(zhì)，表面極性基團(tuán)較多，與NBR形成了較密集的化學(xué)交聯(lián)和物理吸附，從而大幅度地提高了硫化膠的硬度和定伸應(yīng)力，但隨著伸長(zhǎng)率的不斷增大，這種密集化學(xué)交聯(lián)成為應(yīng)力集中點(diǎn)，不利于硫化膠分散拉伸應(yīng)力，因而表現(xiàn)出較低的拉伸強(qiáng)度；還有，由于木質(zhì)纖維素粉和棉絨短纖維粉均為硬質(zhì)、各向異性的有機(jī)填料，在硫化膠中阻礙了橡膠分子的運(yùn)動(dòng)和彈性回復(fù)，從而降低了硫化膠的回彈性和扯斷伸長(zhǎng)率，使永久變形增加，拉伸強(qiáng)度提高不大。2.2  硫化膠的耐水性能三種不同用量的填料在常溫水中分別浸泡12h、24h和48h后，NBR硫化膠的體積變化率如表2所示。表2不同填料對(duì)NBR硫化膠的耐水性能的影響試樣編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7填料用量（份）性能 0 木質(zhì)纖維素粉5       10 棉絨短纖維5      10 煅燒高嶺土15      30浸泡12h體積變化率，％ 0.33 0.50 0.52 0.53 0.57 0.72 0.89浸泡24h體積變化率，％ 0.54 0.56 1.70 1.98 2.47 1.08 1.32浸泡48h體積變化率，％ 0.55 1.87 3.00 3.44 5.91 1.55 2.02　　從表2可以看出，添加煅燒高嶺土、木質(zhì)纖維素粉和預(yù)處理棉絨短纖維的硫化膠在水中浸泡一定時(shí)間后，體積有不同程度的增大，且隨著填料用量的增加，變化率越大，其中預(yù)處理棉絨短纖維的影響尤為明顯。這主要是因?yàn)槟举|(zhì)纖維素和棉絨短纖維的表面含有大量的酚羥基、醇羥基等極性基團(tuán)，很容易與水形成很強(qiáng)的氫鍵作用，而煅燒高嶺土是一種無(wú)定形的疏松結(jié)構(gòu)，硫化膠表面的高嶺土粒子雖然受到橡膠分子的包覆，部分裸露粒子仍具有一定的吸附水的能力，但由于其表面的－OH基團(tuán)較少，吸附水的能力不大。2.3  膠輥試驗(yàn)結(jié)果　　把鐵芯除銹、涂覆CHlok205膠粘劑，晾干后，將試樣編號(hào)為1、3、5、7四種膠料包覆于鐵芯上，用帆布捆扎硫化，停放冷卻至室溫后車磨拋光。通過放大鏡觀察膠輥表面發(fā)現(xiàn)試樣1、7的膠輥表面較光滑，而其余兩種膠料制得的膠輥表面略為粗糙。將膠輥樣品置于室溫下的自來水中浸泡兩小時(shí)后，樣品7的表面水滴小而均勻，而其它試樣的膠輥表面水滴較大。這說明煅燒高嶺土可以改善硫化膠的親水性，且易于車磨拋光。3  結(jié)論在本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，得到如下結(jié)論：（1）木質(zhì)纖維素粉、預(yù)處理棉絨短纖維和煅燒高嶺土對(duì)15份白炭黑填充的丁腈橡膠有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用，使硫化膠的硬度、定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度增加，但扯斷伸長(zhǎng)率、回彈性下降。（2）與填充5～10份木質(zhì)纖維素粉和預(yù)處理棉絨短纖維相比，添加15～30份煅燒高嶺土能明顯提高硫化膠的力學(xué)性能，且回彈性降低不大。（3）添加煅燒高嶺土的NBR硫化膠具有較合適的親水性，且膠輥車磨拋光性能好；與適量白炭黑并用可作為NBR印刷用水輥的理想填料。  王志遠(yuǎn)  陳福林  岑蘭  周彥豪（廣東工業(yè)大學(xué)  材料與能源學(xué)院）轉(zhuǎn)載自: 溫州橡膠網(wǎng)