橡膠硫化交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)演變過程中的逾滲現(xiàn)象及其臨界行為.pdf

1、橡膠的硫化一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，橡膠硫化過程中交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的演變直接關(guān)系到橡膠硫化工藝條件的選擇，進(jìn)而影響到橡膠硫化制品性能的優(yōu)劣。逾滲理論及其模型是一個處理龐大無序系統(tǒng)的有效理論模型，在諸多方面已經(jīng)有了十分廣泛和有效的應(yīng)用，本文將逾滲理論與橡膠在硫化過程中交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的演變過程聯(lián)系起來，綜合運(yùn)用了橡膠加工分析儀（RPA-2000）、核磁共振交聯(lián)密度儀（NMR-CDS）和MSC-Marc軟件以及其它常規(guī)的研究手段，對不同促進(jìn)劑、不同硫化體系的N

2、R、BR和SBR三種橡膠的硫化轉(zhuǎn)矩和交聯(lián)密度數(shù)據(jù)進(jìn)行了逾滲分析。
　　 分析結(jié)果證明：橡膠硫化交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的演變在傳統(tǒng)的硫化起步點(diǎn)的確存在著突變現(xiàn)象，即橡膠硫化網(wǎng)絡(luò)的演變過程的確是一種逾滲現(xiàn)象，這種突變與經(jīng)典的逾滲理論有所相似，但又有所不同。橡膠硫化交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為龐大的無序系統(tǒng)的一種，有著其自身的特點(diǎn)。
　　 研究工作中，通過溶解/溶脹法和在硫化轉(zhuǎn)矩曲線、交聯(lián)密度曲線上做切線的方法分別得到了橡膠硫化網(wǎng)絡(luò)的臨界轉(zhuǎn)變時間，三者得出

3、的數(shù)值基本相同。其中以交聯(lián)密度得到的臨界轉(zhuǎn)變時間略小于溶解/溶脹法和通過硫化轉(zhuǎn)矩曲線得到的臨界轉(zhuǎn)變時間。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：橡膠硫化網(wǎng)絡(luò)演變過程的逾滲閾值與諸多因素有關(guān)，包括橡膠種類（橡膠結(jié)構(gòu)）、硫化條件及硫化體系等；其中NR、BR、SBR/DM促進(jìn)劑體系的逾滲閾值相近，約為0.22-0.26；而NS促進(jìn)劑體系的逾滲閾值差別較大；NS促進(jìn)劑的不同硫黃硫化體系的逾滲閾值相近。這說明促進(jìn)劑不同時逾滲閾值不同；閾值的大小，與硫化溫度

4、關(guān)系不大。
　　 應(yīng)用逾滲理論分析了硫化網(wǎng)絡(luò)在局部初級交聯(lián)結(jié)構(gòu)形成階段和基本網(wǎng)絡(luò)形成階段的臨界行為，結(jié)果表明，在相同網(wǎng)絡(luò)發(fā)展階段使用同種表征方法，三種橡膠的臨界指數(shù)基本相同。在小于逾滲閾值的臨界轉(zhuǎn)變區(qū)域，臨界指數(shù)很小，但規(guī)律性不強(qiáng)；在大于逾滲閾值的臨界轉(zhuǎn)變區(qū)域，由硫化轉(zhuǎn)矩曲線和交聯(lián)密度線性擬合得到的臨界指數(shù)都約為1，與De Genns使用Ginsbury模型和Potts模型通過理論推導(dǎo)得出的結(jié)論一致，即在硫化過程中臨界轉(zhuǎn)變區(qū)域的

5、網(wǎng)絡(luò)演變服從相同的標(biāo)度律。
　　 在對炭黑填充膠料的研究中發(fā)現(xiàn)，炭黑的加入對橡膠硫化交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的演變過程影響較大，其硫化網(wǎng)絡(luò)不再遵循相同的標(biāo)度律，臨界指數(shù)大于1，炭黑含量越高，臨界指數(shù)越小。
　　 用MSC，Marc軟件模擬硫化交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在一定應(yīng)力下的應(yīng)變進(jìn)一步表明，SBR網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變的逾滲閾值約為0.3左右，與實(shí)驗(yàn)得到的閾值相符。
　　 另外，在對硫黃用量為0.3-2.0范圍內(nèi)硫黃與橡膠硫化完成后的交聯(lián)密度和硫化轉(zhuǎn)矩關(guān)