新型CPE橡胶止水带配方研究 世界橡胶工业

第３９卷第７期世界橡胶工业

Ｖ０１．３９Ｎｏ．７：１４～１７

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新型ＧＰＥ橡胶止水带配方研究

王保良，马美琴，刘永建，刘振宇，修磊，李小科

（衡水新陆交通器材有限公司，河北衡水０５３０００）

摘要：文中介绍了以氯化聚乙烯橡胶（ＣＰＥ）为主体材料，邻苯二甲酸二辛酯（ＤＯＰ）、葵二酸二辛酯（ＤＯＳ）和石蜡为软化剂，补强剂为白炭黑，三盐基硫酸铅为稳定剂，过氧化二异丙苯（ＤＣＰ）和异氰酸三烯丙酯（ＴＡＩＣ）为硫化体系，制备氯化聚乙烯橡胶止水带的全过程。对其性能进行了检测和分析。结果表明，ＣＰＥ橡胶止水带性能指标符合国家标准，加之ＣＰＥ橡胶止水带的配方成本价格低廉。

关键词：ＣＰＥ；橡胶止水带；配方中图分类号：ＴＱ

３３６．５

文献标识码：Ｂ文章编号：００００。８２３２（２０１２）０７．００１４．０４

０

前言

氯量为３５％左右时，分子链中的结晶态完全消失，最适合作为橡胶材料使用。ＣＰＥ分子结构止水带广泛应用于水利、水电、堤坝涵

中不含有双键，因而具有强度高、弹性好、洞、隧道地铁、人防工事、高层建筑的地下阻燃、耐油、耐溶剂、耐臭氧、耐热老化、室和停车场等工程中变形缝止水【ｌ】。橡胶止水耐天候、加工性能良好、可高填充、产量带则是在浇注混凝土时被预埋在变形缝内，大、价格低，并具有良好的抗撕裂、耐磨、与混凝土连成一体，利用橡胶的高弹性和压耐屈挠等力学性能，因此，它在许多行业得缩变形性能，在不同载荷下产生弹性变形，到了广泛的应用。目前，ＣＰＥ橡胶经过交联后从而发挥紧固密封功能，有效地防止建筑构在电线电缆［ｚ－４］行业得到了大量的应用。本文件漏水、渗水，并起到减震和缓冲作用，确主要是探讨如何使ＣＰＥ橡胶通过化学交联，并保工程建筑构件的使用寿命。目前，常用的添加橡胶补强剂制备ｃＰＥ橡胶止水带。

制造橡胶止水带的材料有天然橡胶和三元乙丙橡胶。由于现在橡胶的价格猛涨，造成生ｌ

实验

产成本大增，如何在保证性能的前提下，降低生产成本已成为生产厂家的一大难题。

１．１主要原材料

氯化聚乙烯（ＣＰＥ）是高密度聚乙烯ＣＰＥ３０００，山东亚星集团有限公司产品；（ＨＤＰＥ）分子结构中，仲碳原子上的氢原子被ＭｇＯ，邢台镁神化工有限公司产品；ＤＣＰ，上海氯原子取代后，得到的一种高分子无规氯化高桥石油化工公司产品；ＴＡＩＣ，湖南浏阳市三吉物。由于ＣＰＥ的分子量、含氯量以及结晶度化工贸易有限公司产品；其他为市售产品。

的不同，可得到不同性能的ＣＰＥ。含氯质量、

分数低于１５％的ＣＰＥ为塑料。当含氯质量分数１．２试验设备和仪器

为２５％－４０％时ＣＰＥ呈弹性体状态，特别是含

Ｘ（Ｓ）Ｋ－１６０开炼机，江苏江都市精诚测试

仪器厂生产；２５ｔ平板硫化机，上海第一橡胶

编译者简介：马美琴（１９８４－）女，河北保定人，研究方向机械厂生产；ＣＭＴｌ４０ｉＳ力机，三四纵横科ｃＰＥ橡胶改性研究。

技有限公司生产；ｄｒｋ．４０６８型单试样硫化橡胶

万方数据

第３９卷第７期王保良，等．新型ＣＰＥ橡胶止水带配方研究

・ｌ５・

低温脆性测定仪，济南德瑞克仪器有限公司

生产；ＬＡＣ．Ｊ邵氏硬度计，凯特仪器有限公司生产；ＧＲＸ．９ｔ２３Ａ热空气老化箱，北京中科环试仪器有限公司生产。

１．３测试方法

按ＧＢ／Ｔ１８１７３．２．２０００相关规定进行测试。１．４选择助剂

１．４．Ｉ硫化剂的选择

由于氯化聚乙烯橡胶是饱和型的，故普

通硫磺硫化体系不能对其进行有效的硫化，其实用硫化体系主要是过氧化物硫化体系、硫脲

类、噻二唑类等。硫脲体系是ＣＰＥ有效的硫化体系，其中活性最高的是ＮＡ．２２，ＣＰＥ经Ｎａ－２２交联后形成一Ｃ—Ｓ—Ｃ一键，抗撕裂性能优于用过氧化物交联的一Ｃ—Ｃ一键，但耐老化性能不及过氧化物体系。噻二唑硫化体系是由胺类

促进剂、噻二唑衍生物和碱性金属氧化物（氧化

镁或氢氧化镁）组成的，噻唑中巯基团的质子呈高度酸性，因此，和碱反应后很容易生成硫

磺阳离子，然后与ＣＰＥ的碳氯键发生反应，取

代氯并生成碳硫键，所以，硫化速度很快，硫化胶具有很高的强度性能。但是，噻二唑硫化剂在使用时焦烧时间短，胶料保存时间不长，这就限制了它在工业中的应用。在过氧化物体系中应用得最多的是ＤＣＰ，它的成本较低且硫化速度较快。在过氧化物硫化体系中，加入助交联剂ＴＡＣ或ＴＡｌＣ可使焦烧时间略微延迟。随

着硫化时间的延长，助交联剂产生明显的促进

交联效应【５】。表１为几种硫化体系对ＣＰＥ硫化性

能的影响之比较。

从表ｌ中的数据可以看出，采用ＤＣＰ和ＴＡｌＣ作为交联剂得到的硫化胶的性能优异，采用这种硫化体系交联的ＣＰＥ橡胶的焦烧时间

长，易于生产加工。因此，本实验所采用的硫化剂为ＤＣＰ和ＴＡｌＣ。

１．４．２补强填充体系

为了区别以往的橡胶止水带，本试验所选用的填料均为白色填料，它们分别是１２００目滑石粉，纳米碳酸钙和６００目白炭黑，三种

万方数据

表Ｉ硫化剂对ＣＰＥ硫化胶性能影响

表２三种填料对ＣＰＥ硫化胶性能的影响

性能指标１２００１弓滑石粉纳米碳酸钙６００白炭黑

２）基本配方：ＣＰＥｌ００，Ｍ【９０１０．ＤＯＰｌ２．ＤＣＰ３，ＴＡＩＣ２。填料２０。硫化条件１６０℃×１２

ｍｉｎ

由表２得知，白炭黑的补强效果远优于其他两种补强剂，而且白炭黑具有提高橡胶撕

裂强度的特点，所以，选用白炭黑作为ＣＰＥ橡

胶止水带的补强填料。

在氯化聚乙烯胶料中添加白炭黑后的拉伸强度、拉断伸长率如图ｌ所示。由图中可以

看出，白炭黑的补强作用良好。随着白炭黑用

量的增加，硫化胶的拉伸强度越来越高，这是因为随着白炭黑用量的增加，体系中形成了更多的结合橡胶，有助于补强作用。而硫化胶的拉断伸长率则是随着白炭黑添加量的增多

而降低，这主要是因为在胶料中加入了大量的

世界橡胶工业

２０１２

图１

白炭黑用量对硫化胶的拉伸强度和拉断伸长率的影响

白炭黑。由于白炭黑内部的二氧化硅和外表面

上的活性硅醇基及其吸附水的缘故，使其呈亲水性，因而在有机相中难以湿润和分散，与有机基体的结合力差，易造成界面缺陷。另一方

面，由于其表面还存在着羟基，表面能较大，聚集体总倾向于凝聚，在胶料中因为凝聚作用形成的白炭黑的聚集体大量增加，所以，造成

硫化胶的拉断伸长率下降。

１．４．３软化体系

由于ＣＰＥ橡胶本身的门尼黏度较高，胶料的可塑性非常低，加工过程中胶料同加工

机械以及氯化聚乙烯内部分子之间相互摩擦，产生一定的摩擦热。如果摩擦热过火，

会造成胶料粘辊甚至胶料焦烧。所以，配方

中必须添加增塑剂来降低胶料与加工机械以及其内部分子之间的摩擦，改善胶料的加工性能，使胶料不易粘辊或焦烧。最常用的增塑剂是邻苯二甲酸二辛酯（ＤＯＰ），ＤＯＰ的

抗迁移性好。止水带的使用环境需要有优异的抗环境破坏的能力。ＣＰＥ本身的耐热性和耐寒性优异，胶料配方中需要添加大量的填料

以提高其力学性能。虽然大量的填料不会影响ｃＰＥ的耐热性能，但是会严重的影ｎ向ＣＰＥ的耐寒性能，所以，还需要在配方中加入耐寒

性增塑剂。目前，应用广泛的耐寒性增塑剂

主要是葵二酸二辛酯（ＤＯＳ）。配方中加入ＤＯＳ后，胶料的门尼黏度降低，有利于生产

加工。另外，配方中还添加了石蜡，以进一

步减少胶料与设备之间的摩擦，同时还能够

提高止水带表面的光洁度。

万方数据

１．４．４吸酸剂

ＣＰＥ本身没有双键，也没有交联点，完全依靠过氧化物来交联。硫化时的高温使过氧化

物分解，产生了游离基，这些游离基夺取ＣＰＥ

长链分子上的氢而产生ＣＰＥ游离基，在硫化助

剂ＴＡｌＣ的帮助下，两个大分子链的游离基连接

起来，形成交联网状结构，从而使ＣＰＥ橡胶完成硫化。因此，橡胶配方中不宜使用酸性配合

剂，以防止酸性配合剂对过氧化物的破坏，从

而影响ＣＰＥ橡胶的硫化。在ＣＰＥ胶料的加工和

硫化过程中会产生大量的氯化氢气体，因此，

配方中还需要添加吸酸剂。氧化镁本身带碱性，它能够吸收ＣＰＥ橡胶加工过程中产生的氯

化氢气体，起到热稳定剂的作用【６］。

１．４．５热稳定剂和防老剂

为了区别其他的橡胶止水带，ＣＰＥ橡胶止

水带的外观颜色要求为白色，所以，应在配

方中加入足够的热稳定剂，以防止ＣＰＥ在加工

过程中变色。一般情况下可加入硬脂酸铅、

二盐基亚磷酸铅或三盐基磷酸铅。通过比较

分析，本实验选用三盐基磷酸铅作为热稳定

剂。由于ＣＰＥ是饱和结构的聚合物，具有良好的耐热老化和耐臭氧老化等性能，故不加任

何防老剂就可满足ＧＢ／Ｔ１８１７３．２—２０００标准的

要求。但为了提高产品的耐环境老化性能，

延长止水带的使用寿命，也可加入适量防老剂，但要选择适合浅色制品的防老剂ｐＪ。

２优化配方和试验结果

根据试验要求制定了ＣＰＥ的优化配方：ＣＰＥｌ００，Ｍ９０１０，三盐基硫酸铅３，白炭黑

２５，ＤＯＰｌ５，ＤＯＳｌ０，ＤＣＰ６，ＴＡＩＣ４。

此配方成本约为１４元／ｋｇ，而使用天然橡胶止水带配方成本约为３０元／ｋｇ。对比发现，

ＣＰＥ橡胶止水带有很强的价格优势。

按照以上配方制备混炼胶，在硫化温度１６０℃，硫化时间１２ｍｉｎ，平板压力１０Ｍｐａ条件下将胶料置于硫化机上硫化，所得硫化胶

的力学性能见表３。

第３９卷第７期

王保良，等．新型ＣＰＥ橡胶止水带配方研究

１７・

氧化物ＤＣＰ为硫化剂，ＴＡＩＣ为

拉伸强度／ＭＰａ博

击共硫化剂，采用优化配方制备的ＣＰＥ混炼胶加

拉断伸长率，％妻ｉ

Ｏ工性能优良，挤出工艺性能良好，成功生产撕裂强度／（ｋＮ／ｍｍ）

∞０出性能优异的新型白色ＣＰＥ橡胶止水带。产品压缩永久变形７０℃×２４ｈ，％

弱

ｊ按照ＧＢ／Ｔ１８１７３．２—２０００的规定进行检测，其各

２３℃×１６８

ｈ．％

２

项力学指标均满足国标要求。同时，由于ＣＰＥ脆性温度／℃

加酽

叮橡胶本身的价格低廉，配方中所使用的其他硬度变化（邵尔Ａ）／度

ｏ

４助剂均为常用助剂，所以ＣＰＥ橡胶止水带配方热孳：气警些９

７０℃×１６８

拉伸强度，ＭＰａ似１甲蚀腰，Ｍｒａ

￡！

ｈ

成本价格低廉，势必会成为各生产厂家和建拉断伸长率肋

；筑商的首选。ＣＰＥ橡胶止水带一定会有广阔的

臭氧老化５０

ｘ

１０。／２０％，４８ｈ

；：一姗驶酬毛；一鹊她一缎

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发展前景。

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

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（ＨｅｎｇｓｈｕｉＸｉｎｌｕＴｒａｆｆｉｃＥｑｕｉｐｍｅｎｔＬｉｍｉｔｅｄＣｏｍｐａｎｙ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ（ＣＰＥ）ｅｌａｓｔｏｎｅｒ

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ｕｓｉｎｇｉｎｒｕｂｂｅｒｗａｓｔｅｒｓｔｏｐ．ＡｎｄａｌｓｏｔｈｅｃｏｓｔｉｓｌｏｗｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｆｏｒＣＰＥｒｕｂｂｅｒｗａｔｅｒｓｔｏｐ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＰＥ；ｗａｓｔｅｒｓｔｏｐ；ｒｅｓｅａｒｃｈ

参考文献：

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［２】刘梦琴，谢静，苑立强．电线电缆用ＣＰＥ弹性体配方研究［Ｊ】．ＣＨＩＮＡＥＬＡＳｌ’ｏＭＥＲＩＣＳ，２００５，１５（２）：５１—５４．［３】苏朝化，陈学武，裴海燕．船缆用氮化浆乙烯护套橡皮研究【Ｊ】．绝缘材料，２００８，４ｌ（１）：８－１０．［４】王文军，肖刚．煤矿用电缆氯化聚乙烯护套抗撕裂性能研究［Ｊ】．电线电缆，２００９，２ｌ（５）：２１－２３．［５】梁星宇，李克斌．改性氮化聚乙烯橡胶（ＭＣＭ）的性能和配合【Ｊ】．世界橡胶工业，２００７，３４（３）：７－１３．［６】许建雄．氧化镁质量对橡胶型氟化聚乙烯性能的影响（Ｊ】．特种橡胶制品，２００４，２５（５）：２５－２６．【７】王晓波，刘德良，付文波．防老剂对氮化聚乙烯耐热性能的影响［Ｊ】．弹性体，２００６，１６（３）：４１－－４５．

Ｉ责任编辑：张启跃Ｉ

收稿日期：２０１１－１１－３０

橡胶模具清洗剂

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新型CPE橡胶止水带配方研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

王保良， 马美琴， 刘永建， 刘振宇， 修磊， 李小科， Baoliang Wang， Meiqin Ma， YongjianLiu， Zhenyu Liu， Lei Xiu， Xiaoke Li衡水新陆交通器材有限公司,河北衡水,053000世界橡胶工业

World Rubber Industry2012,39(7)

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_sjxjgy201207004.aspx