異戊橡膠與用氯醚的甲基丙烯酸酯預聚物改性的丁苯橡膠并用膠的制備及研究

江畹蘭 編譯

（華南理工大學材料學院, 廣東 廣州 510641）

目前，聚合物共混是開發新型聚合物材料的最有發展前途且得到迅速發展的方向之一。這一方向的特點是，可以制得綜合性能和工藝性能優于單一聚合物的新型材料。由于改性了的聚合物中的官能團強化了分子間作用，使極性官能團締合起來，從而有利于橡膠交聯度的提高。此外，還可以較少的經濟投入，制得期望值高的產品。

往膠料中加入工藝添加劑可以調節膠料的工藝性能。工藝添加劑能改善和穩定膠料的工藝性能，對橡膠性能無負面影響。

為了改善橡膠的力學性能，提高其與輪胎簾布的粘接強度，在膠料中常常需使用改性劑。往橡膠大分子中添加各種含不同官能團的預聚物，可以提高丁苯橡膠CKC-30 APKM-15、異戊橡膠СКИ-3與其他橡膠并用的膠料的粘接強度。因此，工業生產上仍是往丁苯橡膠CKC-30APKM-15及異戊橡膠СКИ-3中添加價格昂貴且資源極為稀缺的酚醛-環六次甲基四胺絡合物，該絡合物可以提高橡膠與簾布的粘接強度。但在溫度和濕度增高時，卻不能保證足夠的粘合穩定性。

有鑒于此，該文作者試圖在異戊橡膠СКИ-3與丁苯橡膠CKC-30 APKM-15的并用簾布膠配方中，以合成的、具有反應能力的預聚物（PCO）-氯醚的甲基丙烯酸酯預聚物（ОМАЭХГ）取代改性劑РУ-1。ОМАЭХГ中含有醚鍵、Cl及端羥基。

由于此類化合物中預聚物鏈段比較柔順，以及其中含有與生膠及填充劑能良好互容的官能團，故其工藝性能優良。此外，由于此類化合物的流變性能良好，能有效地用于橡膠改性；再者，它們還可用作硫化促進劑。

基于以上所述，文中研究了丁苯橡膠（БСК）的機械-化學改性，并且制備了異戊橡膠與用ОМАЭХГ改性的丁苯橡膠的并用膠料。

為了改性丁苯橡膠（CKC-30 APKM-15），研究中使用了含36%氯的氯醚的甲基丙烯酸酯預聚物，其用量為2～3質量份對100質量份丁苯橡膠：

用ОМАЭХГ改性丁苯橡膠，乃在制備膠料時直接進行。為此，首先將丁苯橡膠與預聚物共混，然后再加入異戊橡膠СКИ-3和其他配合劑。

試驗用膠料在實驗室開煉機上，于25～30℃下制備。膠料混煉時間20～30 min，混煉溫度423 K。

膠料硫化特性用Mosanto流變儀測定，其轉子擺動角1°，加入分子量為M2000及M4000的ОМАЭХГ后膠料各項性能指標較高。

對異戊橡膠與經ОМАЭХГ改性的丁苯橡膠并用硫化膠的測試表明，與未改性的丁苯橡膠相比，改性的丁苯橡膠達到所需的硫化網絡密度及硫化膠力學性能的時間，比未改性的要快1倍。硫化速率之所以加快，是因為改性劑中的氯原子與配方中的氧化鋅作用，生產可與次甲基結合的活性氯鹽，同時，在120～150 ℃下脫去HCl，在丁苯橡膠大分子中生成補充的不飽和鍵。

表1列出了膠料配方。表2列出了硫化膠的力學性能。

文中比較了所制備的膠料及硫化膠與當前生產的簾布膠的力學性能及使用性能。

表1 膠料配方

(表未完)

(續表)

表2 硫化膠力學性能

由表2可以看出，與對比膠料相比，異戊橡膠СКИ-3與用ОМАЭХГ改性的丁苯橡膠CKC-30 APKM-15的并用膠的拉伸強度、100%及300%定伸應力、撕裂強度及耐多次拉伸疲勞性能都有所改善。

用ОМАЭХГ改性的丁苯橡膠中含有反應活性官能團Cl、OH及醚基，故可以改善聚合物相界面間的互容性，從而提高橡膠與輪胎簾線的粘接強度。

甚至在120 ℃溫度以上，改性橡膠與輪胎簾線25KHTC的粘接強度，都比對比膠在正常條件下的要高，這就可以在膠料中不用昂貴的改性劑PY-1。與此同時，硫化時間縮短，節省了硫磺用量。過量硫磺對硫化膠的性能有負面影響。

從理論上看，此改性橡膠之所以可改善膠料的力學性能和粘合性能，可能是因為生成了新的丁苯橡膠的超分子結構，以及СКИ-3+CKC 30 APKM-15并用體系的互容性所致。

看來，在硫化時，部分ОМАЭХГ用于改性聚合物中的鏈段，部分用于生成均聚物，后者與膠料并非化學結合，其粒子起著增強填充劑的作用，如同往橡膠中加入分散性有機填充劑一樣。

粘接強度增高，導致硫化膠耐疲勞性能的提高。這可能是由于丁苯橡膠與ОМАЭХГ的極性基團間生成了P-絡合物，使其吸附在橡膠的超分子結構上。含在ОМАЭХГ預聚物中的醚基及氯原子可以改善橡膠粘接性能，從而提高了橡膠與輪胎簾線的粘接性能，使其在溫度升高及潮濕的情況下，仍具有較高的穩定性。

[1]Р.Э.Мустафаева等. Полчение и исследование изопреного и модцфицированного олигоэфирметакрилатом эпихлоргидрина бутадиен-стирольного каучуков[J].П.П.И.Э, 2015(01):37-39.