橡胶制品加工常用助剂详解(一)!
1、橡胶硫化体系助剂
在橡胶工业中,习惯把使用目的相同或相关的助剂合称为体系。例如,把硫化剂、硫化促进剂、活性剂及防焦剂统称为硫化体系,因为它们都与硫化有关。
硫化剂包括硫、硒、碲、含硫化合物、有机过氧化物、醌类化合物、胺类化合物、树脂类、金属氧化物和其它硫化剂;
硫化促进剂包括二硫代氨基甲酸盐、黄原酸盐、秋兰姆、噻唑类、次磺酰胺、胺和醛胺缩合物、胍类、硫脲类;
活化剂包括氧化锌、氧化镁、硬脂酸等。
所谓橡胶硫化,就是把具有塑性的胶料转变成为具有弹性的硫化胶的过程,即橡胶分子链在化学或物理因素的作用下产生化学交联作用,变成空间网状结构。凡能引起橡胶产生交联作用的化学药品都可称之为硫化剂。
硫黄是其中*常用的一种。用纯硫硫化的硫化胶不仅交联效率和交联密度很低,而且物理机械性能差,所以在胶料配方中一般很少使用纯硫体系。
采用的是一些有机多硫化物(主要品种有TMTD、TMTT、DTDM等)以及有机过氧化物(常用的品种有DCP、DTBP等)。这些硫化剂的使用可以使胶料具有一些优良的特殊性能,如耐热性、耐老化性等。
另外还采用一些合成树脂类物质。硫化剂能将线型的橡胶分子交联成网状结构。
在使用硫黄作硫化剂时,通常要配合一些化学药品来促进其硫化反应,从而提高生产效率和胶料性能。能促进硫化作用的化学药品称为硫化促进剂。
硫化促进剂常用的品种有:硫化促进剂M、DM、MZ、OZ、NOBS、DZ、TT、TMTT等。目前较好的硫化促进剂为季磷盐类,如1-邻苯二甲酰亚胺基酸基-4-丁基三苯基磷溴化物、双(苄基三苯基膦)亚胺氯化物、三苯基苄基氯化磷等,用量一般为0.4~0.7 份。当然也可以使用复合硫化促进剂,除季磷盐外还可以添加季铵盐类,如四丁基苯并噻唑基硫化铵、双肉桂丙撑二胺等。硫化促进剂能缩短硫化时间、降低硫化温度、减少硫黄用量。噻唑类和次磺酰胺类是硫化促进剂的主体,约占其总量的70%~75%。
凡能增加硫化促进剂的活性,提高硫化效率,改善硫化胶性能的化学药品称为活性剂,常用的有氧化锌、氧化镁、氧化钙、硬脂酸等。
为了防止胶料在加工过程中出现早期硫化现象(焦烧),常常需要加入一些能抑制产生早期硫化的化学药品,即防焦剂,但防焦剂的加入会使硫化速度减慢,导致硫化胶性能变坏,再加上价格昂贵,所以,在一般情况下很少使用。
抗硫化返原剂是国内外*新的一类助剂,专门用来提高硫化橡胶的抗硫化返原性。抗硫化返原剂既可看作是硫化体系的新助剂,也可以看作是防老化体系的新助剂,它具有保护硫化网络稳定、提高制品耐热氧稳定性和保持普通硫化体系和半有效硫化体系良好动态性能的优点。
2、橡胶防护体系助剂
橡胶或橡胶制品在加工、储存和使用过程中受到各种外界因素的影响,会逐渐失去原有的优良性能,以致*后丧失了使用价值,这种现象称之为橡胶老化。
橡胶发生老化的特征:一是在材料外观上发生变化,例如:出现材料变粘、变软、变硬、变脆、龟裂变形、污渍、长霉,出现斑点、裂纹、喷霜、粉化、泛白等;二是在物理性质上发生变化,例如:耐热、耐寒、透气、透光等性能的变化;三是在物理机械性能上发生变化,如扯断强度、伸长率、耐磨性、耐疲劳等;四是在电性能上发生变化。为了防止橡胶的老化变质,通常胶料中都要加入适量的防老剂,因此,凡是能抑制橡胶老化的化学药品都称为防老剂。
通常导致橡胶老化的因素主要有:热氧的作用、臭氧的作用、金属离子的作用、光的作用、机械力的作用等。在轮胎老化方面,由于轮胎在比较恶劣的使用条件下,特别是在机械力、热、光、臭氧同时存在的条件下,很快就会发生老化龟裂和疲劳老化。
橡胶防护体系助剂包括抗氧剂、抗臭氧剂、抗屈挠龟裂剂、光稳定剂、紫外光吸收剂、有害金属抑制剂、物理防老剂、防白蚁剂、防霉剂等。
防老剂主要有胺类、酚类、杂环类、亚磷酸酯类、防护蜡和阻燃剂等。胺类防老剂包括萘胺系、喹啉系、二苯胺系、对苯二胺系;酚类包括烃化单核酚、烃化双核酚、烃化多核酚;
其它防老剂还有杂环类、亚磷酸酯类;防护蜡包括微晶蜡和地蜡等;阻燃剂包括溴系、氯系、磷系和无机物。苯基萘胺类抗氧剂,如N-苯基-1-萘胺(防老剂甲)、N-苯基-2-萘胺(防老剂丁)性能较**,用量大;对苯二胺类是*重要的防老剂,性能优异,其代表性品种有N-苯基-N′-异丙基对苯二胺(防老剂 4010NA)、酮胺缩合物,如防老剂 BLE、RD,其抗热氧老化效果好,但抗挠曲老化作用较差。
常用的防老剂主要有RD、4010、4010NA、防老剂A、D、H、防老剂MB、防老剂DFC-34和物理防老剂防护蜡等。防老剂的品种不同,防护机理也不同,但总的来讲化学防老剂是防老剂本身参与橡胶分子的反应,生成一些比较稳定的化学结构,从而抑制或破坏橡胶在外界作用时的氧化裂解反应或者削弱氧化过程的反映程度而起到防止老化的作用,物理防老剂的加入会在橡胶表面形成一种保护薄膜,从而避免了橡胶与氧和臭氧的接触,其本身并不参与化学反应。近年来各国对反应性防老剂的研究开发非常重视,就是因为采用反应性防老剂的硫化胶具有突出的耐久性。
3、橡胶工艺操作体系助剂
橡胶加工助剂主要用于解决高粘度橡胶材料的成型或模压的基本工艺问题,满足短时间低能耗高产出的工艺需求。橡胶加工工艺助剂可以增加经济效益。应用橡胶加工工艺助剂后,同等作业量可以减少混炼和挤出等工艺过程的作业时间;提高单位时间内的产出;使加工工艺稳定,产品合格率提高;改善产品的外观和内在质量,提高产品的档次。近年来,随着橡胶加工工艺助剂用量的不断增加,工艺助剂行业取得了长足发展。规模效益及市场竞争的结果使工艺助剂的价格大幅降低,从另一个侧面为橡胶加工工艺助剂的应用带来了可能。橡胶加工工艺助剂可以改善橡胶加工工艺,提高产品品质,使“高品质、低成本、高产出”的橡胶加工目标成为可能;对企业的经济效益会有较大的提高。
橡胶工艺操纵体系助剂包括塑解剂、增溶剂、增塑剂、软化剂、均匀剂、润滑剂、分散剂、增粘剂、润滑助剂、隔离剂、脱模剂等。重要的有增塑剂、分散剂、均匀剂、增粘剂、脱模剂和防焦剂。
塑解剂实际上是橡胶高分子链发生氧化降解的催化剂,所以也能对硫化胶的断链起促进作用,因而在再生胶生产中用作再生活化剂。芳香族硫醇衍生物和芳香族二硫化物是塑解剂和再生活化剂的主要类别。
活化剂要求既能促进硫化反应,又能起到吸酸作用。常用的活化剂为氧化镁、氧化铅、氢氧化钙、氧化锌。通常高活性氧化镁可提高耐热性;氢氧化钙可提高抗压缩长久变形性;氧化锌可以改善耐水性能;氧化铅可以提高耐酸性。氢氧化钙用量一般为3~6 份,在多元醇硫化体系中选用6 份;高活性氧化镁用量为3 份;低活性氧化镁*高可以用到15 份。活化剂用量过高时胶料易起泡。
软化剂的作用是改善胶料塑性、降低胶料粘度、改善其他配合剂的分散性。在橡胶工业中,软化剂还包括范围更广泛的各种非溶剂型软化剂,如石油系软化剂、石油树脂、库马龙树脂、松焦油以及天然油脂的硫化油膏等。石油系软化剂的组成随原油的性质不同而异,分类方法也很复杂,按其分子结构分类可大体分为链烷油、环烷油和芳香油三类。石油系软化剂主要用于生产充油丁苯橡胶,此项用途约占石油软化剂的四分之三。
分散剂主要改善炭黑和其它粉料在橡胶中的分散性。能够缩短胶料混炼时间,分散剂作用:1、提高粉料在橡胶中的分散度,提高挤出速度,稳定挤出尺寸,降低挤出温度。2、促进粉料在橡胶中的分散,防止胶料早期焦烧和喷霜。
增塑剂能赋予胶料的柔软性和良好的加工性能,常采用与橡胶有良好相溶性的低挥发性液体或低溶点固体,如邻苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸酯类以及低分子量的液体聚合物。