添加磷脂对天然橡胶硫化性和加工性的作用(2)

　　2.2力学性能

　　在NR中添加磷脂，不仅能促进其硫化，也能提高硫化胶的力学性能，结果见表2.从表2中可看出，当NR中含有磷脂的质量分数为0.2%时，硫化胶老化前的力学性能最佳，拉伸强度、300%定伸应力及撕裂强度均出现峰值。而拉断伸长率随磷脂用量的增加先减小后增加，当磷脂质量分数为0.2%时最小，但邵尔A硬度基本无变化。从表2还可看出，经热空气老化后，随着磷脂用量的增加，NR硫化胶的拉伸强度明显提高，拉伸强度保持率也逐渐增大，当磷脂质量分数为0.25%时，拉伸强度可达17.82MPa,拉伸强度保持率为62.31%,拉断伸长率也表现出同样趋势，表明磷 脂 可 以 显 着 提 高NR的 耐 热 空 气 老 化性能。

    2.3磷脂用量对动态性能的影响

　　2.3.1应变扫描

　　在频率为360Hz、温度为60℃的条件下，对NR混炼胶进行了应变扫描。混炼胶的弹性模量（G′）、粘性模量（G″）和损耗因子（tanδ）与应变的关系见图1~3.

　　从图1可以看出，在较低应变下，混炼胶的G′较高，且受应变的影响不大，说明在逐渐增加应变的过程中，橡胶的分子链结构没有发生较大变化，发生的仅是链段的取向、分子链的滑移[3].随着应变的增大，出现临界应变振幅，当超过临界应变振幅时，其G′明显下降，说明体系的网络结构被破坏，线性粘弹性消失[4].从图1还可以看出，随着磷脂用量的增加，混炼胶的G′初值增加，且均高于对照样（0#），即磷脂使混炼胶的网络结构更牢固。

　　至于临界应变均减小，G′下降的斜率增大，线性粘弹性区域变窄，则可能是胶料添加磷脂后，对应变扫描反应敏感，易于在交变应力下急剧破坏。G″是材料不可逆变形所需的能量。由图2可以看出，混炼胶的G″随应变的变化规律与G′的变化规律一致。随着应变的增加，混炼胶的G″下降。在相同应力下，随着磷脂用量的增加，G″增大，且都高于对照样。这主要是因为磷脂与NR基体的界面结合力强于纯NR混炼胶大分子链之间的作用，从而产生不可逆变形所需的能量较高。在加工过程中，G″的增加说明材料的可塑性和可加工性能好。

　　tanδ是G″和G′之比。从图3可以看出，小应变时，tanδ几乎保持不变。大应变时，tanδ随应变的增加而明显增大，说明材料的G″对应变的响应大于G′对应变的响应。在相同应变下，随着磷脂用量的增加，tanδ减小，且均小于对照样。

　　2.3.2频率扫描

　　在温度60℃，应变13.97%的条件下，对混炼胶进行频率扫描。混炼胶G′，G″和tanδ对频率的响应见图4~6.从图4,5可以看出，混炼胶的G′和G″随频率的增加呈上升趋势。当频率增加到一定值后，G′和G″增大的幅度逐渐减小至基本稳定。从图6可看出，tanδ随频率的增加呈迅速下降趋势，当频率超过30000Hz后，tanδ基本保持不变。

　　在整个频率扫描范围内，G′随磷脂用量的增加而增大。G′是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大。但G′越大，后续的加工工艺如橡胶匀化、混炼越难，加工性能差[5].在低频区，不同磷脂用量的混炼胶G″和tanδ基本相同。当G″和tanδ基本达到稳定时，添加磷脂的混炼胶的G″和tanδ明显低于对照样。随着磷脂用量的增加，G″和tanδ均减小。

　　2.3.3温度扫描

　　在频率为3600Hz,应变为13.97%的条件下，对混炼胶进行了温度扫描。图7~9为G′，G″和tanδ对温度的响应。随着扫描温度的升高，混炼胶的G′逐渐下降。在整个扫描过程中，相同温度下，G′随磷脂用量的增加而增大。说明混炼胶中磷脂含量越高，胶料的流动性能越好。G″随温度的增加而呈下降趋势。原因在于升高温度使混炼胶分子的运动性增加，抵抗外界变形的能力变差，导致G″下降。在相同温度条件下，G″随磷脂用量的增加而升高。说明磷脂可增强NR混炼胶抵抗外界变形的能力。随着扫描温度的升高，tanδ逐渐增大。但在相同温度下，含有磷脂的混炼胶的tanδ明显低于对照样，且磷脂用量越多，tanδ越小。原因可能是由于加入磷脂增加了分子链柔性，降低了其链段在运动时的内摩擦阻力，从而减小了其内耗。

　　3结论

　　1）在NR中添加磷脂，有助于加快混炼胶硫化反应速率，提高硫化胶的力学性能和抗氧老化性能；2）随着应变的增大，NR混炼胶的G′和G″逐渐降低，tanδ逐渐升高。增加NR中的磷脂用量，有助于提高G′和G″对应变的响应，降低tanδ对应变的响应；3）随着扫描频率的增大，NR混炼胶的G′和G″逐渐上升，tanδ逐渐减小。NR中磷脂用量的增加，提高了G′对频率的响应，降低了G″和tanδ对频率的响应；4）增加NR中的磷脂，有助于改善NR的流动性，提高G′和G″对温度的响应。

　　参考文献：

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　　[4] 王贵一。RPA2000在橡胶加工分析仪在橡胶研究中的应用[J].特种橡胶制品，2001,22（1）：56-62.

　　[5] 曾宗强，等。山梨酸锌/天然橡胶复合材料动态粘弹性的研究[J].热带作物学报，2011,32（3）：523-528.