抗返原剂调控氯丁橡胶行进硫化行为的机理研究与性能优化

这篇研究论文深入探讨了抗返原剂1,3-双(柠康酰亚胺甲基)苯(CIMB)和N-N'-间苯二马来酰亚胺(HVA-2)对氯丁橡胶(CR)行进硫化(marching cure)现象的抑制作用。通过流变仪测试、交联密度分析和力学性能评估，证实两种添加剂能有效改善CR的硫化特性，其中CIMB可使硫化速度提升3倍，HVA-2则显著提高交联密度30%。研究为CR在电缆涂层、输送带等工业应用中的工艺优化提供了重要解决方案。

　　

硫化行为调控与性能优化研究

硫化是橡胶工业的核心工艺，通过化学交联剂在热压条件下将橡胶化合物不可逆地转化为弹性结构。氯丁橡胶(CR)因其主链中的氯原子赋予的耐油性、耐候性等优势，被广泛应用于电缆包覆、输送带等领域。然而CR特有的行进硫化现象——扭矩值随时间持续升高难以达到平衡，严重制约其工业化应用。

硫化特性与行进模量分析

采用移动模流变仪(MDR)在180°C下测试发现，未添加剂的参照组(REF)在60分钟后仍呈现典型行进硫化曲线。而添加3 phr以上CIMB的样品在20分钟内即达到硫化平台，硫化速率指数(CRI)提升至18.50 min^-1，较参照组(5.27 min^-1)显著提高。通过行进模量强度(MMI)量化分析显示，CIMB的加入使MMI从参照组的0.38 dNm/min降至0.05 dNm/min。温度实验证实，CIMB在170-200°C范围内均能有效抑制行进硫化。

交联网络构建机制

Flory-Rehner溶胀测试揭示，HVA-2可使CR交联密度提升至666.7 mol/m³，较参照组(487.6 mol/m³)提高37%。这种差异源于分子结构特性：HVA-2的马来酰亚胺端基更易与CR主链发生Diels-Alder反应，而CIMB的甲基空间位阻导致其形成更多悬挂链结构。红外光谱证实，两种添加剂均能与CR主链的烯丙基氯位点反应，但反应路径存在差异——HVA-2主要形成C-C交联，CIMB则通过[4+2]环加成构建网络。

力学性能与热稳定性

老化实验(100°C/7天)显示，含5 phr CIMB的样品(CR-C5)拉伸强度达9.32 MPa，是参照组的2.7倍，且老化后保持率超过85%。硬度测试发现HVA-2组呈现显著的交联强化效应，CR-H7样品硬度达62 Shore A，但过量添加(>5 phr)会导致断裂伸长率下降40%。热重分析表明，改性样品的5%热失重温度提升约25°C，证实交联网络有效抑制了CR主链的HCl消除反应。

工业应用价值

该研究突破性地将传统用于天然橡胶(NR)抗返原的添加剂成功应用于CR体系。特别值得注意的是，CIMB在保持CR原有特性的同时，使硫化时间缩短至传统工艺的1/3，这对需要精密控制硫化程度的薄壁制品(如医用导管)生产具有重要价值。而HVA-2改性的CR在需要高交联密度的耐油密封件领域展现出应用潜力。研究为CR制品的性能定制提供了新的分子设计策略。