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橡胶配方中常用的添加剂有哪些
日期:2019-11-05

  长春北方化工灌装设备股份有限公司成立于1996年,是专业从事自动化灌装机器人生产线、智能仓储、数字化车间研发与生产的国家高新技术企业,是国家批准生产防爆型产品的专业装备制造企业。

  能使橡胶分子链发生交联反应的化学药品,叫做硫化剂。早期把硫磺加到生橡胶里,在热的作用下使线状的橡胶分子相互交联成体型网状结构,从而增加橡胶的强度,提高弹性和耐熔剂性能。人们通常把这种工序叫做硫化。硫化是橡胶加工中提高橡胶制品质量的重要环节。硫磺是应用最多的硫化剂。有些含硫有机物、过氧化物、金属氧化物等也可作硫化剂。这些非硫化合物习惯上也叫硫化剂。

  硫化促进剂受热时能分解成活性分子,促使硫跟橡胶分子在较低温度下很快地交联,增进橡胶的硫化作用,缩短硫化时间,减少硫磺的用量,有利于改善橡胶的物理机械性能。硫化促进剂无机的有氧化钙、氧化镁等,有机的有促进剂D(二苯胍)、促进剂DM(二硫化二苯骈噻唑)、促进剂TMTD(二硫化四甲基秋兰姆)等。使用较普遍的是有机促进剂。几种促进剂混合使用比单独使用效果好。

  促进助剂又叫活性剂。它能增强硫化促进剂的活化作用,提高橡胶的硫化效果。常用的促进助剂有氧化锌和硬脂酸等。

  橡胶分子跟氧、臭氧发生氧化反应,橡胶的结构被破坏,使制品的机械性能降低,使用寿命缩短,这种现象叫橡胶的老化。光和热能促进氧化作用,从而加速老化。在橡胶中加入能抵制、减缓橡胶制品老化的物质,叫做防老剂。防老剂分物理防老剂和化学防老剂两类。物理防老剂有石蜡、地蜡、蜜蜡和硬脂酸等。这类物质能在橡胶制品表面形成薄膜,防止氧气跟橡胶分子发生氧化作用,还能阻挡光线的照射。化学防老剂比橡胶更容易跟氧反应。在胶料中加入化学防老剂,使进入胶体里的氧气先跟防老剂发生反应,减少氧跟橡胶接触,能有效地延缓老化。化学防老剂按分子结构分有胺类、酮胺类、醛胺类、酚类和其他类。它有防老剂A(N-苯基-α-萘胺)、防老剂D(N-苯基-β

  补强填充剂用来提高硫化橡胶的强度,增强橡胶的耐磨、耐撕裂和弹性。补强填充剂主要是炭黑。用于橡胶工业的炭黑有52种之多,它是橡胶工业中的重要原料。

  软化剂的主要作用是使各种配合剂能均匀地分散在橡胶中,以降低胶料在加工时的能量消耗和缩短加工时间。例如,在硫化前能增强胶料的粘性、硫化后增强附着力,有利于压延和压出成型。有些软化剂还能赋予硫化胶以特殊的功能,如邻苯二甲酸二丁酯能提高橡胶的耐寒性能。常用的软化剂有机械油、凡士林、石蜡、沥青、煤焦油、硬脂酸和松香

  着色剂是使橡胶制品着色的物质。无机着色剂是无机颜料,白色以钛白粉为最好,红色有氧化铁、铁红、锑红等,黄色有铬黄,蓝色有群青,绿色有氧化铬,黑色有油黑。有机着色剂是有机颜料和某些染料,这种着色剂大多数是有机化合物的钡盐或钙盐,如红色有立索尔大红,黄色有汉沙黄G,绿色有酞青绿,蓝色有酞青蓝。

  发泡剂是制造海绵橡胶或微孔橡胶所必需的配合剂。发泡剂在橡胶的硫化中受热分解,放出气体,使橡胶内部产生微孔。制造海绵胶所用的发泡剂主要是碳酸氢钠。制造微孔橡胶使用的发泡剂有发泡剂D、发泡剂P或发泡剂T。渴绳鹏套急顿涟发泡剂发泡剂是制造海绵橡胶或微孔橡胶所必需的配合剂.发泡剂在橡胶的硫化中受热分解,放出气体,使橡胶内部产生微孔.制造海绵胶所用的发泡剂主要是碳酸氢钠.

  橡胶配方技术乃是一种选择和运用材料之科学和艺术。一般之橡胶配方目的有三:首先是使橡胶制品具有实用之物性;其次是能配合现有加工设备进行良好之加工作业;最后是以可能之最低成本之配料达到符合客户所要求之物性水平。 换言之,设计橡胶配方最需考虑之三要素为配料之物性者、加工性和成本,并使三者获得一个适当之平衡点,此即配方设计都最主要之工作。

  橡胶配方设计第一个步骤也是最重要的步骤即为选择橡胶基材或原料胶。橡胶为工程材料之一种,不论其组成为何,2019新疆结构工程师中国人事考试网准考证打印入口,都带有一些共通之基本特性。所有橡胶都带有弹性,可弯曲性、韧性、不易透水和透空气等性质。除了这些共通特性外,每种橡胶因组成之不同,各自具有其本身之性质。

  添加硫化剂之目的是使配料产生化学反应而在橡胶分子之间产生架桥( cross linking )现象而改变橡胶之物性。化学架桥作用使橡胶配料由柔软、带粘性之热可塑体变成强韧之热固物,此时受温度之影响较少。到目前为止,硫磺仍是最广泛使用之加硫剂。其它载硫剂(sulfur donor )如二硫化秋兰姆类之 TMTD(TUEX)有时亦用作全部或局部取代元素硫磺于低硫或无硫加硫系统之配方,使制品得以改善其耐热性。配方设计者其第二个最重要之工作为对于配料硫化系统,硫化剂和促进剂之选择。

  活化剂是用来帮助促进剂增强其活性和效能,最常用之活化剂有锌氧粉、硬脂酸、氧化铅、氧化镁和胺类( H )。

  防老剂可延缓橡胶制品因受氧气、臭氧、热、金属催化作用和屈曲运动之影响而劣化。因此添加防老剂于配料后可以增强制品之耐老化性并延长其使用寿命。

  填充剂可以增强配料之物性,帮助加工性或降低其成本。补强性填充剂可以增加制品之硬度、抗张强度、定伸强度( modulus )、抗撕裂强度和耐磨性。一般常用碳烟或细颗粒之矿质材料。

  可塑性、软化剂和增粘剂是用于帮助胶料混练,改变其粘度,增强配料粘性,改善制品在低温之柔曲性,或代替部份胶料而不致对物性有太多之影响。大体而言,这些类之添加剂可当作加工助剂或扩展剂。

  色料是用于非碳烟类之配料中以提供特定之颜色。一般常用色料可分为有机类和无机类。无机类有氧化铁、氧化铬、二氧化钛(钛白粉)、硫化镉、硒化镉、硫化锑、硫化汞、立得粉( lithopone )和军蓝等。有机色料比无机色料要贵很多。但其使用效果较好,色相鲜艳而比重又很低。而且有机色料之色彩变化较无机色料多。但是,大多数之有机色料对蒸汽、光、酸或碱均不安定,而且有时还会游移到制品表面。

  特殊用途之材料即非经常在水多数之配料如发泡剂、调味剂、粘着助剂、耐燃剂、防霉剂和紫外线吸收剂等即是。

  展开全部橡胶配合剂是多种类,各自在橡胶有有不同的功能。按其功能分类,可以分为八大类:

  一.交联剂:橡胶是线形长链大分子。早期橡胶制品是纯胶乳制成,受温度影响较大。如早期用乳胶做成的防水雨衣,冬天变硬,而夏天又受热变软,温度升高后发粘,影响使用。自从固特异(GOODER)发明硫磺在橡胶中应用后,硫磺交联剂的作用就是把线形分子化学反应交联成为网状体型结构,从而改变耐温性能,大大扩充橡胶制品的应用领域。由于硫磺成本低廉,来源丰富,硫化橡胶质量好,至今仍然广泛应用于橡胶工业。除了硫磺,还有其他类型的交联剂,如表所示:

  就橡胶工业而言,应用最广的交联剂,仍旧是硫磺。故交联过程又俗称为“硫化”的习惯。各种交联剂的应用,按胶种和用途不同而不同。

  二.促进剂:单用硫磺硫化天然胶,硫化速度太慢,为保证使用性能,过去常用低温(120-130℃)长时间硫化此类橡胶制品,这样的生产方式制造的制品,性能难以满足各种用途的使用,而且费时费工,劳动成本高。人们在长期探索提高硫化速度的方法,逐渐形成目前各种橡胶应用的各种类型促进剂。常用促进剂见表1-2

  其中,目前最常用的有:秋兰姆,次硫磺胺类,噻唑,醛胺和胍类等。一般单用一种促进剂往往不能满足各种性能和加工的要求,往往采用并用的方法产生协同效应,或提高硫化速度,或改善抗焦烧性能或满足某些性能的需要。促进剂的用法产生许多典型的并用方法,在此不作过多介绍。

  三.硫化活性剂:有机促进的作用往往离不开活性剂的配合。常用的活性剂有ZnO,硬脂酸。作为硫磺硫化体系的典型用法,一般ZnO.3.5-5份/100份橡胶。硬脂酸为1-2.5份/100份橡胶。

  橡胶在应用时受光、热、氧的作用裂解,产生自由基。自由基通过连锁反应,加快橡胶老化作用,使橡胶制品的使用寿命缩短。应用一些自由基终止剂终止,终止劣化过程中产生的自由基,便能提高橡胶制品的寿命,这类物质常称为防老剂。

  物理防护剂在橡胶制品表面形成防护膜,阻止氧、臭氧对橡胶分子的攻击。常用有石蜡。石蜡在橡胶中溶解度为1-1.5%。在温度升高或硫化后,能自行渗出表面形成保护膜,减轻氧的侵害。

  化学防护剂有醛-胺类、酮-胺类、二芳基仲胺、烷机基芳基仲胺、芳香二伯胺和取代酚等等。橡胶的老化主要是光、热、氧的作用,产生自由基,引发橡胶降解反应,失去使用价制而报废。防老剂的作用就是及早终止自由基,防止降解的链锁反应。常用的化学防老剂见下表1-3

  每种防老剂的一定的防护作用,单用时,往往有某种环境或单一条件下有较好的防护作用。如防热氧或臭氧老化等,不可能兼备,若用两种或两种以上的防老剂,则能取得综合防护的作用较好的协同作用。所以,在不同场合下使用的橡胶制品,应根据工作条件选用合适的并用方法,是橡胶配方设计人员必备的基本功。

  对橡胶制品的研究应用中,炭黑的应用是一个重大的转折。因为纯胶制品(如天然胶)尽管在硫化完善的情况下,有较好的使用性能,但其他性能如耐磨性能处于较低的水平。应用炭黑后制品的耐磨性能大大地提高,尤其是汽车轮胎,其行驶里程能提高100%,或者更多,这是其一。由于橡胶(生胶)的价格较高,在一些性能要求不变的制品中,较高的含胶量,使制品价格偏高、性能过剩。在这种场合下,性能要求较高的制品加入炭黑补强和填充,性能要求较低的制品,适当加入一些价格低的低廉的粉体材料如陶土碳酸钙等,在减少全胶量降低成成本,保证性能达到要求,是非常有益的;对于合成橡胶,炭黑的作用还不止这些,还有另外的一些性能改善,如由于碳黑结构特点,其表面会有羟基。羟基等含氧基团。并且粒度很细(纳米级尺寸)比表面积很大(每克碳黑能吸附80-120ml=丁脂),会对橡胶有补强作用。 “受贿大多在年节”警示,尤其是合成胶。如丁苯胶顺丁胶,纯胶硫化胶强度仅为2-3Mpa强度。填充碳黑以后其硫化胶最高可以提高到30Mpa(10倍)。橡胶用碳黑不光有补强作用,因价格低于生胶,故兼有填充的作用,减少含胶量。无定型二氧化硅粉体是仅弱于碳黑的补强作用的材料,也叫白炭黑。也是橡胶工业常用的浅色填充补强剂。以前常用于白色制品。目前对白碳黑的研究有新的发现。良好的分散,合理的界面作用,能使轮胎的生热降低。抗撕性能增高。所谓绿色轮胎,离不开白炭黑的作用。其他填料,如碳酸钙、陶土、重晶石粉。、云母粉等等一系列无机粉体,用作廉价填充作用,兼改善某种性能。如加入重晶石粉,能提高橡胶制品的比重;加入云母粉能提高橡胶的电性能;耐酸制品需填充不与酸发生反应的无机粉体。这些填料的应用,在配方研究中都有典型的例子。

  炭黑的品种很多,在此仅仅列出有代表性的几种,即使在同一系列,也有高、中、低结构之分。

  能提高橡胶混炼胶的加工性能,提高橡胶制品的柔性。成型性能的材料叫增塑剂。不同的橡胶用不同的软化增塑剂,如丁腈胶常用二丁酯、二辛酯类、天然胶常用松焦油、天然/丁苯常用高芳油、天然/顺丁常用机油(或六线油)等,都遵循相似者相容的基本原则;软化增塑剂用量与橡胶制品的硬度有直接的关系,随着用量增加,橡胶制品的硬度随之下降。当然,橡胶使用的环境和要求的差异,对软化增塑剂的种类、用量都不尽相同。

  物理增塑剂:一般以油类,酯类填充于橡胶中使胶料降低加工粘度。有与橡胶相容性好,不迁移,挥发性小,改善耐寒性能等作用。目前常有如下几类:

  1. 石油系列增塑剂:典型产品,三线. 煤焦油增塑剂:煤焦油、液体古马隆、固体古马隆。

  以上5类增塑剂是常用于各种橡胶中,具体应用方法各有不同,尤其浅色制品对增塑剂要求更高,不仅要与橡胶相容性好,而且要求浅色透明。

  物理增塑剂用量一般以碳黑或填料成一定的比例。如HAF50份/100生胶,5-6份松焦油(天然胶中),8-10份机油(顺丁,丁基胶)

  塑解剂的应用:在天然胶塑炼时加入。塑炼时,在机械力的作用下,橡胶大分子断链产生自由基时,塑解剂可以作自由基的终止剂,或在高温时可以攻击大分子键,使之容易断链,从而达到降低分子量,提高可塑性的目的。典型产品有五氯硫酚等。

  对于大量填充碳黑的橡胶制品如汽车轮胎碳黑本身就是着色剂。任何材料均无法改变汽车轮胎的颜色。

  对于浅色制品,如胶鞋,生活用品等经常使用少量着色剂颜料对其色彩进行着色,使产品更鲜艳。但在硫化反应中,有硫磺的存在。或者高温作用,许多易于与硫发生化学反应的染料或易分解的染料均不能使用。其中有机染料用量少,效果好,但容易变色。

  无机染料用量多,一般对性能有影响,但色泽稳定,长期存放不易变色。如橡胶中常用的氧化铁红是其中一例。

  八、增粘剂:在汽车轮胎中,增粘剂充当重要的角色。如橡胶与钢丝的粘合、与帘布的粘合、在减震器等产品中,橡胶与金属的粘合等。

  常用有树脂类增粘剂。钴盐类等用于胶料中。表面涂附的有列克钠(异氰酸酯)、改性酚醛、改性环氧和商品名为Comlok黏合剂。

  总之橡胶配合剂是多种多样的。随着橡胶工业的发展用途增加,配合剂的品种与种类也在增加。随新合成的生胶品种在增加,配合剂的碰,品种亦在增加。