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孙大贵等:氧化伂对氯丁橡胶性能的影啊
06015
文章编号:1001-9731(2015)06-06015-05
氧化铈对氯丁橡胶性能的影响
孙大贵,李雪,刘作华,杜军,范兴,陶长元
(重庆大学化学化工学院,重庆400044)
摘要:采用硬脂酸对氧化節(CeO2)进行表面改
性,并分别将CcO)2和改性CcO2掺混到氯丁橡胶(CR)
实验
中,制得CeO2/CR和改性CeO2/CR复合材料。通过2.1实验材料
SEM、FT-IR、XRD对改性CeO2的结构进行了表征,
纳米氧化铈由阿拉丁试剂公司提供,粒径约20
研究了Ce()2/CR和改性CcO2/CR复合材料的硫化50nm;硬脂酸由重庆博艺化学试剂有限公司提供;无
性能、力学性能、耐老化性能和热稳定性。结果表明,水乙醇由重庆川东化工集团有限公司提供;CR由重庆
改性Cc()2的晶型结构未发生改变并在其表面生成
市长寿化工有限责任公司提供。
硬脂酸铈盐。与添加未改性Cc()2相比,添加改性
2样品制备方法
CeO2使CR的正硫化时间缩短了9.7%,CR的力学性2.2.1改性Cec(),的制备
能、耐老化性能和热稳定性有不同程度的提高
将CeO)2粉末加入蒸馏水中,70℃下搅拌30min
关鍵词:硬脂酸;CeO2;氯丁橡胶;硫化性能;力学性硬脂酸溶于无水乙醇后,将硬脂酸溶液倒入CeO)的粉
能;耐老化性能
体溶液中,搅拌反应90min,抽滤,再于80℃烘箱中干
中图分类号:TB33
文献标识码:A燥2h。
DOI:10.3969/.issn.1001-9731.2015.06.003
2.2.2复合材料的制备
以CR为基体,分别掺混1.0%(质量分数)Ce(O)2和
改性Cc()。按CR加工工艺在XK-150型开炼机上混
氯丁橡胶(CR)是氯丁二烯单体经过乳液聚合得炼,滚筒温度50℃?辊距1.5mm,先将CR在开炼机
到的一种合成橡胶,具有较好的耐候、耐燃、耐臭氧、耐
上塑炼,包辊后依次加入CcO2或改性CcO2、硬脂酸、
寒、耐油等特性,因而广泛应用于胶粘剂、橡胶制
氧化镁、氧化锌、亚乙基硫脉,混烁均匀后打卷6次下
品、汽车部件和电线电缆等领域。为充分发挥
其优点,改善性能,常对CR进行填充改性,所用填辊,调挡板距100mm,出片,制得CeO2/CR复合材料
充剂多为炭黑。近年来,稀土化合物已被大量应用
和改性CcO)2/CR复合材科,其代号分别为2和3;对
于高分子材料,制备出许多具有良好性能的橡胶制品,
照品原CR的代号为1。
以及具有某种特殊性能的高分子复合材料?。対2.3样品的性能及表征
稀土高分子复合材料的制备,常采用机械共混1415的
采用JSM-7800F型发射场扫描电子显微镜
方法将稀土填料分散于高分子材料基质中,但此方法
FESEM)分析样品微观形态;采用 IR Prestige_21红
存在稀土粒子与高分子材料的亲和力较差、稀土粒子外仪分析样品的结构変化,KBr压片法,測试范围400
易团聚等缺点?直接影响到复合材料的最终性能。付4000m:利用XRD行射仪分析CeO)2改性前后
海采用表面活性剂硬脂酸对稀土CeO.进行表面改的品型,扫描范围5~90;硫化特性按GB/T98689
性,并将改性的CcO2掺混到天然橡胶中,提高稀土与1997測试?采用ZBL-Ⅲ型盘式硫化仪硫化,硫化温度
橡胶的相容性,改善天然橡胶的性能。
为151℃;采用QLB-25D/Q型平板硫化仪制硫化胶
稀土Cc(O)改善硅橡胶等已有广泛研究I7,然片,硫化温度为161℃?硫化时间15min;采用空气热
而,将CcO)2应用到CR中的研究相对较少。因此,本老化箱做老化试验,温度70℃,时间72h;采用
研究采用硬脂酸对CeO2进行表面改性,并将原CeO2T2000E电子式拉力机测试样品力学性能;利用DTG
和改性Ce()掺混到CR中,制备了Ce(O2CR复合材60H型差热热重分析仪分析材料的耐热稳定性能
料和硬脂酸改性Ce()2/CR复合材料,并对其综合性能测试温度为室温~800℃,空气气氛,升温速卒为
进行了研究
10℃/min
基金项目:重庆市自然科学基金重点资助项目(CSTC2011BA4017);中央直属高校基本科研业务费交又学科重大资助项目
( CDIZR10220001)
收到初稿日期:2014-08-08
收到修改稿日期:2014-11-10
通讯作者:陶长元,E-mail: taocy(a cqu,edu,cn
作者简介:孙大贵(1954-),男,四川会理人,硕士,副教授,主要从事物理化学与功能材料方面研究
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材
2015年第6期(46)卷
因此,改性CeO2的红外谱图(图3(c)上出现了
结果与讨论
C一H的吸收峰和羧酸盐羰基的吸收峰,说明硬脂酸
3.1Ce()2粒子表面形貌表征
与CeO)2的表面发生了化学吸附鍵合,生成了一种硬脂
由图1可知,未改性的Cc(O2存在部分团聚现象。酸铈盐的。
?2中改性的Cc(O2团聚现象得到改善,这说明硬脂酸3.3XRD表征
提高了CeO2的分散性。因为硬脂酸的表面带负电荷
改性前后Ce()2的XRD衍射谱图如图4所示,其
并依靠范德华カ在Cc)2颗粒缝隙表面进行吸附,使缝中图4(a)为CeO2的XRD衍射谱线,图4(b)为改性
隙表面带同种电荷而产生了排斥力,改善了CeO2的团CeO2的XRD衍射谱线,通过对比两条普线,发现改性
聚现象?。
前后各衍射峰的位置没有发生变化,且未出现其他杂
峰,说明改性CcO2的品型并未发生改变,且纯度较高
(a) co
b)改性C
c (b)
图1Cc()。的SEM图
2(°)
Fig 1 SEM micrograph of Ceo
图4改性前后CeO2的XRD衍射谱图
Fig 4 XRD spectra of Ceo, and modified Ceo
3.4硫化性能检测
CR、CcO2/CR和改性CeO2/CR的硫化曲线如图
R
5所示,相应的硫化特性参数如表1所示
而
0.8
)
∈0.6
图2改性Ce()2的SEM图
Fig 2 SEM micrograph of modified Ce2
(a)女性CeO2,CR
C
3.2红外表征
(c)Ceo /CR
各样品的红外谱图如图3所示,经对比分析可知
经硬脂酸改性后CecO2的红外光谱图(图3(c))中,波数
timin
图5样品的硫化曲线
847和2914cm对应亚甲基和甲基的CH仲缩
Fig 5 curing curve of simples
振动吸收峰,波数1469cm附近为羧酸盐中羰基(C
表1样品的硫化检测数据
()的吸收峰,波数1697cm附近为硬脂酸中的羰
Table 1 Vulcanization testing date of simples
基(C一=))吸收峰。据文献报道的,Ce(O2的表面改性
最大扭矩最小扭矩焦烧时间正硫化时间
过程实际是硬脂酸一COOH与CeO2表而羟基发生作
样品
M