硫化体系对聚氨酯橡胶机械性能的影响实验研究(8)
实验配方为：PUR，100（质量份，下同）；StA，1；N330，30；TAIC，2；DCP，变量。
3.1.1 不同DCP用量对硫化特性的影响
图3.1是不同DCP用量下的聚氨酯橡胶的硫化特性曲线，表3.1是不同DCP用量下的聚氨酯橡胶的硫化特性参数。从图3.1和表3.1可以看出随着DCP用量的增大，最高转矩先是呈现上升的趋势后又减小，说明交联密度先是上升，从而增大转矩，后由于DCP用量过多导致交联密度下降，随着DCP用量的增加，共混胶料具有硫化速度指数先减小后增加的趋势，说明当DCP用量超过3份以后且继续增加时对共混胶料硫化速度的增加没有帮助。最小转矩变化不大，说明胶料粘度变化不大[7]。当DCP用量为3份时，共混胶有较好的硫化性能。
图3.1 不同DCP用量的聚氨酯橡胶硫化特性曲线
表3.1 不同DCP用量的聚氨酯橡胶硫化特性参数
DCP用量/份 1 2 3 4 5
最小转矩FL /N•m 4.83 5.61 4.15 4.44 4.88
最高转矩Fmax /N•m 6.07 7.40 7.79 6.69 6.45
初始硫化时间 t10 / min 0.53 0.73 0.2 0.55 0.73
最佳硫化时间t90 / min 14.23 13.57 15.12 15.08 12.32
硫化速度指数Vc / min-1 7.30 7.79 6.7 6.88 8.63
3.1.2 不同DCP用量对力学性能的影响
不同DCP用量与拉伸强度和断裂伸长率的关系见图3.2。拉伸强度随DCP用量的增加先增加，到达4份DCP时开始递减，说明4份的DCP的交联密度适度，能获得较高的拉伸强度。在拉伸的初始阶段，拉伸强度的提高与能在变形时承受负荷的有效链的数量增加有关。适当的交联可使有效链数量增加，而断裂前每一有效链能均匀承载，因而拉伸强度提高。但当交联密度过大时，交联点间分子量(Mc) 减小，不利于链段的热运动和应力传递；此外交联度过高时，有效网链数减少，网链不能均匀承载，易集中于局部网链上。这种承载的不均匀性，随交联密度的加大而加剧，因此交联密度过大时拉伸强度下降[8]。
从图3.2中可见，断裂伸长率随DCP用量的增加先是减小后又增加，断裂伸长率与拉伸强度密切相关。只有具有较高的拉伸强度，保证在形变过程中不破坏，才能有较高的伸长率，所以具有较高的拉伸强度是实现高扯断伸长率的必要条件。一般随定伸应力和硬度增大，则扯断伸长率下降；回弹性大、永久变形小的，扯断伸长率则大。扯断伸长率随交联密度增加而降低，因此制造高扯断伸长率的制品，硫化程度不宜过高，稍欠硫的硫化胶扯断伸长率比较高些。降低硫化剂用量也可使扯断伸长率提高。
图3.2 DCP用量与拉伸强度和断裂伸长率的关系
不同DCP用量与撕裂强度的关系见图3.3。撕裂强度随DCP用量的增加而增加，在3份DCP时达到最大值，后随DCP用量的增大而减小，说明撕裂强度随交联密度增大而增大，但达到最大值后，交联密度再增加，撕裂强度急剧降低。其变化规律与拉伸强度相似，但达到最佳撕裂强度的交联密度比拉伸强度达到最佳值的交联密度要低[4]。
综上所述，3~4份DCP的用量对PUR拉伸性能和撕裂性能有较好的影响。
图3.3 DCP用量与撕裂强度的关系