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发泡氯丁橡胶(CR)在潜水衣的夹层中得到了广泛的应用,但是目前国内所生产的发泡CR普遍存在拉伸强度低、撕裂强度差等缺陷,所以提高其物理性能一直是发泡橡胶研究中追求的目标。本文首先研究了制备闭孔发泡材料所需的硫化发泡速率匹配条件,然后通过补强、塑化等改性方法考察了配方中各因素对力学性能的影响。其次结合潜水衣的使用环境,研究了材料的应用性能,并分析了老化后样品的泡孔结构。最后进行了中试试验。
研究结果表明,一次硫化温度140℃下,促进剂0.30~0.65phr之间,二次硫化温度160~170℃内变化,发泡速率和硫化速率匹配良好,可制备闭孔发泡材料;当配方中炭黑质量份数为9.0phr,增塑剂用量为7.0phr时,样品物理性能最佳,并且配方中添加聚乙二醇(PEG)可降低试样的硬度。发泡体系采用偶氮二甲酰胺(AC)与苯磺酰肼醚(OBSH)复配时,样品泡孔结构均匀,泡孔间复合现象明显增多,极大地提高了材料的力学性能。
材料的应用性能研究得出,经过QUV紫外加速老化后,材料的力学性能呈现出先增加后减小的趋势,拉伸强度整体降低了约25%,撕裂强度稍微增加;经过-20~50℃的高低温循环试验后,材料的物理性能呈现出先减小后增大的趋势;老化后泡孔结构分析表明,随着老化时间加长,泡壁出现裂纹,并逐渐演变为裂缝导致泡孔壁坍塌,引起了性能的降低。老化后材料断面电镜分析显示仅有0.5mm厚度被老化。QUV加速老化后动态力学分析(DMA)显示,老化后材料tanδ峰值稍微减小。另外,测试了发泡材料的抗氯离子渗透能力,结果表明氯离子的渗透系数为8.1×10-11cm2/s,处于可忽略级别。中试研究中,配方以密炼室等体积比进行放大,硫化填充量以模具等填充比进行放大,中试重现了小试样品性能,各项指标达到了课题设立之初时的标准要求。