橡膠制品加工中常用助劑的主要類型及其特性(一)
近年來國內(nèi)特種橡膠產(chǎn)能與需求量的較大發(fā)展對其生產(chǎn)、加工和應用的助劑提出了更高要求。高性能的新材料需要新型高效助劑的配合,有些加工配合助劑是傳統(tǒng)助劑品種,有些則是新型專用的助劑。在開發(fā)生產(chǎn)特種橡膠助劑以有效促進特種橡膠工業(yè)健康發(fā)展的同時,部分新型助劑發(fā)展和利潤空間比較大,值得國內(nèi)橡膠助劑行業(yè)的關注。
1·橡膠硫化體系助劑
在橡膠工業(yè)中,習慣把使用目的相同或相關的助劑合稱為體系。例如,把硫化劑、硫化促進劑、活性劑及防焦劑統(tǒng)稱為硫化體系,因為它們都與硫化有關。硫化劑包括硫、硒、碲、含硫化合物、有機過氧化物、醌類化合物、胺類化合物、樹脂類、金屬氧化物和其它硫化劑;硫化促進劑包括二硫代氨基甲酸鹽、黃原酸鹽、秋蘭姆、噻唑類、次磺酰胺、胺和醛胺縮合物、胍類、硫脲類;活化劑包括氧化鋅、氧化鎂、硬脂酸等。
所謂橡膠硫化,就是把具有塑性的膠料轉(zhuǎn)變成為具有彈性的硫化膠的過程,即橡膠分子鏈在化學或物理因素的作用下產(chǎn)生化學交聯(lián)作用,變成空間網(wǎng)狀結構。凡能引起橡膠產(chǎn)生交聯(lián)作用的化學藥品都可稱之為硫化劑,硫黃是其中*常用的一種。用純硫硫化的硫化膠不僅交聯(lián)效率和交聯(lián)密度很低,而且物理機械性能差,所以在膠料配方中一般很少使用純硫體系,采用的是一些有機多硫化物(主要品種有TMTD、TMTT、DTDM等)以及有機過氧化物(常用的品種有DCP、DTBP等)。這些硫化劑的使用可以使膠料具有一些優(yōu)良的特殊性能,如耐熱性、耐老化性等。另外還采用一些合成樹脂類物質(zhì)。硫化劑能將線型的橡膠分子交聯(lián)成網(wǎng)狀結構。硫黃仍是主要的硫化劑,可廣泛用于高不飽和二烯類橡膠的硫化,也可用于低不飽和的三元乙丙橡膠和丁基橡膠。在一般橡膠配方中,其用量為1~5 份。其他硫化劑還有:硫黃給予體,即在加熱下可釋出硫原子的化合物,如二硫化和多硫化秋蘭姆和二硫化二嗎啉(DTDM),它們所形成的交聯(lián)鍵以單硫和雙硫鍵為主,故硫化膠有良好的耐老化性能;有機過氧化物主要用于交聯(lián)飽和及低不飽和的硅橡膠、二元乙丙橡膠、聚氨酯橡膠等;氧化鋅、氧化鎂、一氧化鉛等金屬氧化物主要用于氯丁、氯醇、氯磺化聚乙烯、聚硫等橡膠的硫化;胺類,如多乙烯多胺,用于氟橡膠和丙烯酸酯橡膠;烷基苯酚甲醛樹脂類則用于丁基橡膠。
在使用硫黃作硫化劑時,通常要配合一些化學藥品來促進其硫化反應,從而提高生產(chǎn)效率和膠料性能。能促進硫化作用的化學藥品稱為硫化促進劑。硫化促進劑常用的品種有:硫化促進劑M1、DM、MZ、OZ、NOBS、DZ、TT、TMTT等。目前較好的硫化促進劑為季磷鹽類,如1-鄰苯二甲酰亞胺基酸基-4-丁基三苯基磷溴化物、雙(芐基三苯基膦)亞胺氯化物、三苯基芐基氯化磷等,用量一般為0.4~0.7 份。當然也可以使用復合硫化促進劑,除季磷鹽外還可以添加季銨鹽類,如四丁基苯并噻唑基硫化銨、雙肉桂丙撐二胺等。硫化促進劑能縮短硫化時間、降低硫化溫度、減少硫黃用量。噻唑類和次磺酰胺類是硫化促進劑的主體,約占其總量的70%~75%.
凡能增加硫化促進劑的活性,提高硫化效率,改善硫化膠性能的化學藥品稱為活性劑,常用的有氧化鋅、氧化鎂、氧化鈣、硬脂酸等。
為了防止膠料在加工過程中出現(xiàn)早期硫化現(xiàn)象(焦燒),常常需要加入一些能抑制產(chǎn)生早期硫化的化學藥品,即防焦劑,但防焦劑的加入會使硫化速度減慢,導致硫化膠性能變壞,再加上價格昂貴,所以,在一般情況下很少使用。
抗硫化返原劑是國內(nèi)外*新的一類助劑,專門用來提高硫化橡膠的抗硫化返原性。山西省化工研究所研制并投產(chǎn)了一系列品種:多功能抗硫化返原劑DL-268 能夠賦予普通硫黃硫化體系良好的抗硫化返原性、耐熱性,提高纖維簾線與橡膠的粘結強度并有很高的保持率,適用于簾線補強橡膠制品。耐熱硫化活性劑SL-273 系優(yōu)化結構的鋅皂,是目前價格*低的抗硫化返原劑品種,適用于二烯類橡膠、尤其是天然橡膠的硫化,可改善高溫和長時間橡膠硫化的抗硫化返原性,提高耐熱性和交聯(lián)程度,降低動態(tài)生熱,提高硬度。它不僅適用于大型厚制品、高溫快速硫化工藝和耐熱制品等,而且在白炭黑膠料中能代替部分硅烷偶聯(lián)劑、改善流變性能。多功能增塑劑A-256既具有抗硫化返原性,提高耐熱性的功效,又具有增塑劑A 降低橡膠粘度、改善膠料流動性的功能。后硫化穩(wěn)定劑HS-258 相當于惠利實公司的HTS,用于普通硫黃硫化體系和半有效硫化體系,可改善抗硫化返原性、耐熱性和動態(tài)性能,還能用作鋼絲簾線和橡膠的粘合增進劑以及SBR 的動態(tài)性能改性劑??沽蚧翟瓌┘瓤煽醋魇橇蚧w系的新助劑,也可以看作是防老化體系的新助劑,它具有保護硫化網(wǎng)絡穩(wěn)定、提高制品耐熱氧穩(wěn)定性和保持普通硫化體系和半有效硫化體系良好動態(tài)性能的優(yōu)點。