快速硫化型丁腈橡胶的制备及性能研究

doi:10.3976/j.issn.1002-4026.20240135

山东科学 ›› 2025, Vol. 38 ›› Issue (6): 86-93.doi: 10.3976/j.issn.1002-4026.20240135

快速硫化型丁腈橡胶的制备及性能研究

李昱彤¹^,², 陈东平³, 李铁柱³, 王福善³^,^*(), 李琳¹, 王辉¹^,^*()

1.青岛科技大学高分子科学与工程学院, 山东青岛 266042
2.上海未蓝工业技术有限公司, 上海 201802
3.中国石油兰州石化公司, 甘肃兰州 730060

收稿日期:2024-11-14 修回日期:2025-04-18 出版日期:2025-12-20 上线日期:2025-09-02
通信作者: 王福善,王辉 E-mail:wfshan@petrochina.com.cn;hwang@qust.edu.cn
作者简介:李昱彤(2000—),女,硕士研究生,研究方向为快速硫化型丁腈橡胶的制备及性能研究
基金资助:
国家自然科学基金项目(51603111);国家自然科学基金项目(5170311);山东省自然科学基金面上项目(ZR2021ME107);中国博士后科学基金项目(2022M721903);中国博士后科学基金项目(2021M700553);中国博士后科学基金项目(2020M672014);赵氏建新集团有限公司博士后项目

Research on preparation and properties of rapidly vulcanized nitrile rubber

LI Yutong¹^,², CHEN Dongping³, LI Tiezhu³, WANG Fushan³^,^*(), LI Lin¹, WANG Hui¹^,^*()

1. College of Polymer Science and Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, China
2. Shanghai Weilan Industrial Technology Co., Ltd, Shanghai 201802, China
3. PetroChina LanzhouPetrochemical Company, Lanzhou 730060, China

Received:2024-11-14 Revised:2025-04-18 Published:2025-12-20 Online:2025-09-02
Contact: WANG Fushan, WANG Hui E-mail:wfshan@petrochina.com.cn;hwang@qust.edu.cn

摘要/Abstract

摘要： 采用湿法混炼的工艺,将三烷基氯化铵(TAC)、二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)和二苄基二硫代氨基甲酸锌(ZTC)这三种促进剂分别填充于丁腈胶乳中,以此改善填料的分散性。将促进剂加入廉价易得的丁腈胶乳中经过混合、絮凝、洗涤、干燥得到丁腈橡胶(NBR),以快速硫化型丁腈橡胶NBR3445F和NBR3345的性能作为参照标准,制备了一种新型的快速硫化型NBR,并研究了不同种类及用量的促进剂对NBR硫化特性、力学性能及微观结构的影响。结果表明:相较于快速硫化型NBR,添加2份TAC的NBR(TAC-2)硫化速度加快了4.7 s,拉伸强度提升了138%,撕裂强度提高了59%,其综合性能也明显优于其他两种促进剂ZTC和TMTD,以上结果与扫描电子显微镜(SEM)图像所呈现的微观结构特征吻合较好。基于在确保较快硫化速度与安全加工性能的前提下,选择性能较优异的促进剂TAC来制备快速硫化型NBR,为相关材料的制备提供了技术路径与实验依据。

关键词: 快速硫化, 湿法混炼, 促进剂, 丁腈胶乳, 丁腈橡胶(NBR)

Abstract:

Herein, a wet-mixing process was used to improve the dispersion of fillers in nitrile latex by incorporating three types of accelerators: trialkyl chlorides (TACs), tetramethylthiuram disulfide (TMTD), and zinc dibenzyldithiocarbamate (ZTC). These accelerators were added to cost-effective and readily available nitrile latex, followed by mixing, coagulation, washing, and drying to obtain nitrile rubber nitrile butadiene rubber (NBR). A novel rapidly-vulcanized NBR was developed using the properties of NBR3445F and NBR3345 as reference standards, and the effects of different types and dosages of accelerators on the vulcanization characteristics, mechanical properties, and microstructure of the developed NBR were studied. Results showed that compared with conventional rapidly vulcanized NBR, the developed NBR with 2 parts of accelerator TAC (TAC-2) exhibited 4.7 s higher vulcanization speed, a 138% higher tensile strength, and 59% higher tear strength. This NBR also exhibited substantially higher overall performance than NBRs with the other two accelerators, ZTC and TMTD. These findings were well aligned with the microstructural characteristics observed in scanning electron microscopy image. Based on the premise of ensuring rapid vulcanization speed and safe processing performance, TAC, an accelerator with better performance, can be selected to manufacture a rapidly vulcanized NBR, providing a technical path and an experimental basis for the development of related materials.

Key words: rapid vulcanization, wet mixing, accelerator, butadiene nitrile latex, nitrile rubber

中图分类号:

TQ333.7

李昱彤, 陈东平, 李铁柱, 王福善, 李琳, 王辉. 快速硫化型丁腈橡胶的制备及性能研究[J]. 山东科学, 2025, 38(6): 86-93.

LI Yutong, CHEN Dongping, LI Tiezhu, WANG Fushan, LI Lin, WANG Hui. Research on preparation and properties of rapidly vulcanized nitrile rubber[J]. Shandong Science, 2025, 38(6): 86-93.

图/表 5

表1

图1

表2

图2

图3

参考文献 34

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编号	门尼黏度
NBR3345	37.4
NBR3445F	36.6
TAC-5	78.5
TAC-2	84.3
TMTD-5	71.7
TMTD-2	71.9
ZTC-5	76.6
ZTC-2	37.4

编号	M_H/(N·m)	M_L/(N·m)	ΔM/(N·m)	t₁₀/min	t₉₀/min
NBR3345	5.87	0.53	5.34	3.20	7.68
NBR3445F	7.49	0.46	7.03	2.06	5.56
TAC-5	6.63	1.03	5.60	1.13	3.02
TAC-2	6.68	1.13	5.55	1.29	3.45
TMTD-5	6.85	1.05	5.80	1.26	3.73
TMTD-2	7.98	1.21	6.77	1.42	3.89
ZTC-5	6.29	0.93	5.36	1.23	3.05
ZTC-2	5.78	1.07	4.71	1.61	3.52

快速硫化型丁腈橡胶的制备及性能研究

Research on preparation and properties of rapidly vulcanized nitrile rubber

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