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采用环己胺和二硫化碳为原料合成了硫脲衍生物类化合物N:N-二环己基硫脲(CU),考察了反应物浓度、反应时间、温度、二硫化碳的滴加速度、原料摩尔比等因素对CU收率的影响。通过单因素试验、正交试验等确定了最佳工艺路线,即最佳反应条件:环己胺水溶液浓度为10%,n(环己胺):n(二硫化碳)=2.1:1,以0.1mL/min的速度缓慢滴加二硫化碳,在40℃恒温状态下反应5h,收率为93.33%。产物经熔点和红外光谱(IR)进行了确定。
考察了CU单体作为防老剂在天然橡胶(NR)硫化胶中的力学性能和防老化性能,并与常用硫脲类防老剂CTU进行比较,结果表明:加入防老剂CU的硫化胶料除拉伸强度不如加入防老剂CTU的胶料以外,其他各项物理指标(包括老化前和老化后)都优于CTU。但是从硫化胶的表面形态上看,加入CU的硫化胶料变形大,出现了明显的凹凸不平现象,在生产中无法应用。分析原因,可能是由于CU化合物的结构影响了它在NR中的分散。
本文又研究了可以作为橡胶硫脲类抗臭氧剂使用的N,N-二正丁基硫脲(DBTU)。首先对DBTU原有生产工艺进行改进,探索了缚酸剂对反应的影响,确定选用性价比优异的氢氧化钠,并进一步探索出实验最佳条件:正丁胺、二硫化碳、氢氧化钠的摩尔配比为2.2:1:1.1,正丁胺水溶液浓度为10%,室温反应1.25h,然后加热到90-100℃回流4h,最终得到产物收率为80.5%。产物结构经IR、1H-NMR、元素分析等手段进行了表征;其次根据文献知识对其复配,得到DBTU与硬脂酸、抗氧剂SP质量比为1:2:0.3(抗氧剂SP的用量为DBTU和硬脂酸质量和的10%)的产物。
将复配后产物(简称DBTU-SP)在NR中应用,并与常用硫脲类防老剂CTU和传统污染性防老剂4010NA进行比较,得出如下结论:加入DBTU-SP的胶料在老化前其拉伸强度、扯断伸长率方面优于CTU,稍差于4010NA;热空气老化后,其拉伸强度和扯断永久变形性能最好;从耐臭氧老化性上看,加入DBTU-SP的硫化胶料性能是最好的;其耐天候老化性能稍逊色于其他防老剂。
总之,从胶料的综合性能方面考虑,防老剂DBTU-SP可以代替传统的污染性防老剂4010NA,与非污染性硫脲防老剂CTU性能基本相当。