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为满足某厚制品高定伸应力、高伸长率、高回弹的使用性能要求,本文采用天然橡胶(NR)为主体材料,通过选取合适的硫化体系、补强剂和添加助剂等方法研究了NR硫化胶力学性能和抗返原性;同时采用核磁共振交联密度仪(NMR)、动态粘弹谱仪(DMA)、差示扫描量热仪(DSC)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)、橡胶加工分析仪(RPA2000)、扫描电镜(SEM)等测试方法对硫化胶的结构进行了系统分析。首先研究了普通硫黄硫化体系(CV体系)、硫载体DTDM、TMTD与硫黄并用的半有效硫化体系(SEV体系)、平衡硫化体系(EC体系)硫化的NR力学性能、动态性能及返原性。结果表明,CV体系硫化的NR力学性能好,但抗返原性较差(145℃×2h返原率25.27%);EC体系硫化的NR抗返原性好(145℃×2h返原率1.61%)而力学性能较差;无论是在正硫化还是过硫化条件下,采用TMTD/S/DM的半有效硫化体系硫化的NR拉伸强度和定伸应力较高(大于1.5MPa),伸长率较大(大于600%),交联密度较高,抗返原性好(145℃×2h返原率2.18%),DMA结果显示NR在常温下的损耗因子小,弹性好。为进一步提高NR硫化胶的定伸应力和抗返原性,本文考察了Si69、PDM和ZDT/S三种抗返原剂对其力学性能和抗返原性的影响。结果表明,加入抗返原剂后,NR硫化胶的返原率均降低,定伸应力明显提高(大于3.0MPa),伸长率略有降低,但仍大于450%;三种抗返原剂中,Si69效果最好,ZDT/S次之,PDM较差。当Si69/PDM并用量为2/1时,NR硫化胶的力学性能较好,145℃×2h的返原率由1.3%降到0.18%;Si69与ZDT/S并用后,145℃×2h的返原率降到0.07%。DSC曲线表明:随Si69与ZDT/S并用比的增加,硫化体系的分解温度提高。当ZDT/S为1.0份时,NR硫化胶的力学性能较好。随炭黑N330、N220用量的增加NR硫化胶的定伸应力提高,拉断伸长率仍大于500%,拉伸强度和撕裂强度出现峰值,N330用量为45份时达最大值;而N220用量为40份时达最大值。N330与白炭黑并用后,随白炭黑用量的增加,NR硫化胶的拉断伸长率提高,在白炭黑为5~10份时硫化胶的定伸应力较高;气相法白炭黑与沉淀法白炭黑相比,采用气相法白炭黑填充的NR硫化胶定伸应力较高(大于2.0MPa)。SEM照片证实,N330用量超过45份后强度下降是由于其在胶料中的分散性变差所致。加入苯甲酸后NR硫化胶返原率降低(在苯甲酸3份时已为0),100%定伸应力提高,当苯甲酸用量为3份时,NR硫化胶的综合性能较好,SEM照片显示胶料中炭黑分散性良好。