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橡胶促进剂在合成橡胶中的应用分析

2022-04-21 14:00:52

硫化体系助剂、防护体系助剂、加工助剂在合成橡胶配方中具有重要的作用,是影响橡胶制品性能的主要因素。本文主要介绍这几类橡胶助剂在合成橡胶中的应用概况。

    1· 硫化体系助剂橡胶促进剂

    硫化体系助剂主要由硫化剂、促进剂和活性剂组成,其用量占生胶用量的10%左右[1]。根据合成橡胶的饱和度,可采用硫黄、金属氧化物、过氧化物和胺类化合物等多种硫化体系。

    1.1 硫化剂

    根据胶种和橡胶制品性能要求的不同,可采用硫黄、过氧化物、醌肟、树脂、金属氧化物等不同的硫化体系。其中,硫黄硫化体系又分为普通硫化体系、有效硫化体系和半有效硫化体系等。硫黄硫化体系在通用合成橡胶和半通用合成橡胶中使用较多,金属氧化物硫化体系主要用于氯丁橡胶(CR),醌肟和树脂硫化体系主要用于丁基橡胶(IIR),过氧化物和树脂硫化体系主要用于乙丙橡胶(EPR)、天然橡胶(NR)和丁苯橡胶(SBR)。特种橡胶[如聚硫橡胶(LP)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)、氯化聚乙烯橡胶(CM)、氟橡胶( F K M ) 、硅橡胶( M V Q ) 、氟硅橡胶(FVMQ)等]基本都属于饱和橡胶,不含双键,硫黄对其不起交联作用,所以需要采用非硫黄硫化体系,如金属氧化物、过氧化物、有机胺盐硫化体系等。近年来丙烯酸酯橡胶(ACM)已基本采用硫黄硫化体系。

橡胶促进剂

    (1)硫黄。普通粉末硫黄是橡胶工业常用的硫化剂。随着子午线轮胎和彩色橡胶制品的发展,不喷霜、不影响粘合性能和产品外观的不溶性硫黄(IS)应用广泛。IS大部分用于NR轮胎胶料中,具有提高胶料-骨架材料粘合性能、避免喷霜、延长胶料存放时间的作用,IS在顺丁橡胶(BR)轮胎胶料中也有少量应用。

    (2 ) 过氧化物[ 2 ]。除I I R 和卤化丁基橡胶(XIIR)之外,其余橡胶尤其是MVQ、三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、CM、CR和热塑性弹性体等几乎都可以用过氧化物硫化。过氧化物硫化胶料的交联键是C—C键,其键能比硫黄硫化胶料的单硫键、双硫键和多硫键键能大,因此过氧化物硫化胶料的耐热氧老化性能优异、压缩变形小、不易喷霜、无硫化返原现象,但其拉伸性能、应变性能和耐疲劳性能较差。

    (3)树脂。为提高胶料的耐热性能和耐老化性能,许多胶种(IIR,NR,SBR和NBR等)已广泛使用树脂(如烷基酚醛树脂等)作为交联剂。树脂硫化的IIR胶料耐热性能好,压缩变形小,已成为制造硫化胶囊主要的胶料。树脂作为IIR的硫化剂,硫化速度慢,且硫化温度高。酚醛树脂硫化体系也常用于EPDM/PP等橡塑共混材料的制备。

    (4)金属氧化物。CR,CM和XIIR等含卤素或含羧基的橡胶需采用金属氧化物作为硫化剂。常见的金属氧化物为氧化锌和氧化镁,以活性氧化锌和轻质氧化镁为佳。

    (5)硫黄给予体。硫黄给予体是在橡胶硫化过程中能分解出硫黄的硫化剂。其胶料的特点是耐热性能比硫黄胶料好,同时耐压缩变形性能优异,且抗焦烧性能好,不易喷霜。但因大多硫黄给予体有毒性而被列入限制使用的行列,如含吗啉基的硫化剂DTDM和TMTD。

    (6)胺类化合物。FKM和ACM常使用胺类化合物作为硫化剂,主要有亚甲基胺类、苯胺类化合物等。

    1.2 促进剂

    促进剂主要包括噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、胍类和二硫化氨基甲酸盐类。随着环保意识的不断深化和提高,多种促进剂由于有毒、污染性,已成为限制使用的对象。

    次磺酰胺类促进剂的替代品种主要为促进剂TBBS(NS),TBSI,CBBS和CBS(CZ)等;秋兰姆类促进剂的替代品种主要为促进剂TBzTD等;二硫代氨基甲酸盐类促进剂的替代品种主要为促进剂ZBEC(DBZ)等;促进剂DTDM及OTOS的替代品种主要为Duralink HTS和Perkalink-900等。

    目前我国常用的促进剂品种为促进剂CBS和TBBS,二者用量占我国促进剂总用量的36%以上;促进剂MBT,MBTS(DM),CBS和TBBS这4种促进剂的用量占我国促进剂总用量的70%以上。

    促进剂TBzTD焦烧时间长,加工安全性好,可替代促进剂TMTD和TETD等秋兰姆类促进剂。促进剂TBSI在胶料中具有延长焦烧时间和减慢硫化速度的特点,可以明显提高NR的抗硫化返原性能。促进剂ZBEC可以作为NR、SBR、EPDM、天然胶乳和合成胶乳的主促进剂或助促进剂,具有很好的耐焦烧性能。二苯胍类促进剂DPG(D)主要用作天然橡胶和合成橡胶的促进剂,在高白炭黑填充的胶料中添加促进剂DPG,可以明显降低混炼胶的门尼粘度,还可以提高硫化速度。



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