Page 43 - 《橡塑智造与节能环保》2025年9期

技术与装备

二氧化硅填充NR胶料后硬化效应

的研究

章羽 编译
（全国橡塑机械信息中心， 北京 100143）

1 导言 差。半高效硫化系统（SEV系统）含有相似量的硫和
未硫化天然橡胶（NR）在储存过程中通常会变得 促进剂，这导致材料具有几乎相同量的聚、二和单硫
更硬。这种储存硬化效应是由天然聚合物中的非橡胶 键。
化学基团的自发交联引起的。然而，硫化后NR在储存 导致后硬化效应的原因可能是在储存过程中多
过程中硬度的增加，即后硬化效应，尚未得到详细研 硫化键断裂，而这些断裂的键会形成新的较短键。这
究。天然橡胶通常用于减震应用，如车辆发动机悬挂 将导致交联网络密度增加，且交联数量更多、长度更
装置。这些产品需要优异的静态和动态刚度，以及良 短。由于交联密度与硬度直接相关（图1），交联密度
好的阻尼性能和能量吸收。硫化材料性能的变化，如 增加可能是后硬化效应的原因。
后硬化，会影响性能。为了维持良好的性能，在使用
过程中应确保材料的硬度和刚度等特性不受影响，同
时需对产品进行长期储存。此外，必须对后硬化效应
进行深入调查，以明确其成因，并有效减少NR中的该
效应。
胶料硬度增加的原因可在文献中找到。例如，橡
胶成分的析出、聚合物链的结晶以及紫外线辐射等环
境影响。然而，这些效应不太可能导致在封闭环境中
储存的胶料出现严重的后硬化效应。另一个可能影响
后硬化效应的因素是交联密度和结构的变化。
图 1 交联密度对硫化胶性能的影响
橡胶的硫化可通过过氧化物硫化或硫硫化实现。
使用过氧化物会形成C—C键，而向胶料中添加硫化剂 在这项研究中，研究了具有CV硫化体系的二氧化
包则会在聚合物的烃链之间形成硫交联。硫键有不同 硅填充NR胶料的后硬化效应。选择传统的硫化体系作
类型：单硫键（C—S—C）、双硫键（C—S2—C）和 为对照组胶料，因为该体系主要产生多硫化物键。因
多硫键（C—Sn—C）。C—C键的键解离能高于C—S 此，可以详细研究交联密度和结构的假设变化。多种
和S—S键的键解离能。因此，可以得出结论，多硫键 方法可用于评估胶料的交联密度和结构。本研究选择
的平均稳定性低于单硫键。 了温度扫描应力弛豫（TSSR）和硫醇胺法。硫化材料
胶料中使用的硫化体系会影响硫键交联的长度。 在室温（RT）和60 ℃的烘箱中储存，在12周的时间
具有传统硫化体系（CV体系）的胶料含有高硫浓度和 里，测量并评估了硬度和交联结构。
低促进剂浓度。因此，CV系统产生大量的多硫化物
键和高度柔性的材料。CV系统的一个缺点是材料的 2 材料与方法
抗老化性较差。另一种可能的硫化体系是高效硫化体 2.1 材料
系（EV体系），其中促进剂的量比添加的硫高，主要 本研究中使用的聚合物为天然橡胶类型
形成单硫键。电动汽车系统的一大优势是其出色的耐 NRTSRCV60（Weber&Schaer，汉堡，德国）。填料
热老化性能。然而，带有电动汽车系统的材料柔性较 选用炭黑N990（CancarbLimited，加拿大梅迪辛哈

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