2018年2月6日星期二

橡膠生膠的形成:



  生膠可分別為天然橡膠及合成橡膠兩大類:

  1。天橡膠迫緊零件然橡膠:由橡膠樹干切割口,收集所流出的膠漿,經過去雜質、凝固、煙熏、干燥等加工程序,而形成的生膠料。

  2。合成橡膠:由石化工業所產生的副產品,依不同需求,合成不同物性的生膠料。常用的如:SBR、NBR、EPDM、BR、IIR、CR、Q、FKM等。但因合成方式的差異,同類膠料可分出數種不同的生膠,又經由配方的設定,任何類型膠料,均可變化成千百種符合制品需求的生膠料。

  天然橡膠來自熱帶和亞熱帶的橡膠樹。由於橡膠在工業、農業、國防領域中有重要作用,因此它是重要的戰略物資,這促使缺乏橡膠資源的國家率先研究開發合成橡膠。

  橡膠的成型:

  生膠分子結構為不飽和長鍵的彈性體,所以成型的要件中,需有適當的藥品添加物及外在環境因素(如時間、溫度、壓力等) ,將其不飽和鍵破壞,再重新結合為飽和鍵,並以真空輔助,將內含的空氣完全逼出。如此,才可令成型的橡膠,發揮其應有的特性。若其成型過程有任何缺失(如配方錯誤、時間不足、溫度失當等),則可造成物性流失,多余藥物釋出,變形,老化加速,種種嚴重不良現像產生。

氫化丁腈橡膠的加工與配合助劑



  氫化丁腈橡膠簡稱HNBR,是丁腈橡膠(NBR)改性產品,矽橡膠墊圈不僅保留了丁腈橡膠優良耐油性和耐化學藥品性,而且耐寒性橡膠製品和耐壓縮永久變形性明顯增加,目前在汽車工業、航空航天工業等領域應用快速增長,目前國內蘭化有生產裝置。

  HNBR用的硫化劑與NBR一樣,可使用硫黃和過氧化物,過氧化物一般選擇PetroximonF—40[1,3—雙(間苯O型環撐雙馬來酰亞胺)防水密封圈];促進劑為HVA—2(間苯撐雙馬來酰亞胺)。可是,用硫黃硫化時因聚合物的橡膠迫緊零件主鏈中需含有雙鍵,所以在氫化率低於95%的HNBR中使用受到了限制。對於氫化率在95%以上的HNBR,即使進行硫黃硫化也難以獲得具有足夠橡膠彈性的制品。氫化率高的HNBR必須進行過氧化物硫化。

  與NBR相比,通常因HNBR難以提高交聯密度,所以過氧化物的用量也必須為NBR用量的約3-5倍。同時,為提高交聯效率,將三羥甲基丙烷、三甲基丙烯酸酯(TMPT)或異氰尿酸三烯丙酯(TAIC)等多功能單體作為共交聯劑進行並用是非常有效的。可是,添加TMPT時存在有膠料焦燒的問題,因此必須注意對加工溫度和成型溫度的控制。與硫黃硫化相比,因過氧化物硫化的耐熱性和壓縮永久變形優良,所以多數是用於模壓制品的硫化。

  HNBR常用的?抗氧劑為ZMTI(VulkanoxMB2),化學名稱為甲基苯並咪唑鋅鹽;增塑劑是高分子量、低揮發性的TOTM(三辛基偏苯酸酯)和TINTM(三異壬基偏苯三酸酯) 等;據報資料報道在HNBR中摻合聚甲基丙烯酸鋅,其強度和耐久性更好。除此之外HNBR其他配合劑種類有,黑和白炭黑等補強填充劑;有機脂肪酸等加工助劑;用於改善加工性能和給予耐寒性的增塑劑;用於發送耐熱性和耐臭氧性的防老劑;硫黃硫化時作為硫化助劑的金屬氧化物等。

氯化聚乙烯的加工與配合助劑



  氯化聚乙烯簡稱CPE,根據含氯量不同,具有從軟塑料、彈性防水密封圈塑料、相交彈性體和塗料樹脂的聚合物,橡膠型氯化聚乙烯簡稱CM,近年來我國CPE產能增長迅猛,2005年我國CPE生產能力猛增至35萬t/a左右,其中CM生產能力約為3萬t/a,產不足需,發展前景較好。

  硫化劑,CPE彈性體的分子結構飽和,與仲碳原子鍵合的氯原子不具備高反應活性,因而CPE的化學活性低,其硫化體系有限,通常采用過氧化物、胺類、硫脲橡膠製品類及三嗪類四種硫化體系。采用過氧化物作為硫化劑時,一般會與多官能團單體(作為共交聯劑)並用,常用的共交聯劑有:二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸三乙二醇酯、三甲基丙烯酸三羥甲基丙酯、氰尿酸三烯丙酯等。胺類一般選用已二酸六次甲基二胺鹽和癸二酸六次甲基二胺鹽等。硫脲硫化體系,一般選用乙烯基硫脲。三嗪類硫化體系,如三硫代三聚異氰酸,一般不單用,需配用促進劑。

  穩定劑,CPE與一樣,在光和熱作用下會析出氯化氫,因而需要采用PVC穩定劑作為CPE的穩定劑,如有機磷酸酯、硬脂酸鹽等。

  增塑劑,當采用過氧化物硫化體系時,增塑劑可用氯化石O型環蠟、已二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、環氧大豆油及低芳烴的石蠟油;而對於用胺和硫脲、硫磺作為硫化劑時候,則采用硬脂酸、石油芳烴類增塑劑。

  填充劑,除過氧化物硫化的膠料應用堿性或中性填料外,通常的填充劑如碳酸鈣、矽橡膠墊圈陶土、炭黑和高嶺土;對於淺色膠料,可用硅酸鎂、白炭黑等。一般采用高耐磨炭黑、噴霧炭黑與碳酸鈣並用作為CPE彈性橡膠迫緊零件體的填充體系。

丙烯酸酯橡膠的加工與配合助劑



  丙烯酸酯橡膠簡稱ACM,主要用於汽車工業而被譽為"O型環高性能汽車膠橡膠製品"。2005年國內汽車工業對ACM的需求將達到1。25萬t/a,尚不包括國內用於出口的密封件制品對ACM的消耗,未來3—5年內將是我國ACM需求的高峰期。預計2010年國內ACM需求量將達到1。5萬t以上。

  ACM的共聚單體可分為主單體、低溫耐油單體和硫化點單體等三類單體,主單體,常用的主單體有丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸—2—乙基已酯等;低溫耐油單體,主要有丙烯酸烷氧醚酯、丙烯酸甲氧乙酯、丙烯酸聚乙二醇甲氧基酯、順丁烯二酸二甲氧基乙酯等;硫化點單體,為了使ACM方便硫化處理,其中目前工業化應用的主要有含氯型的氯乙酸乙烯酯、環氧型甲基丙烯酸水甘油酯、烯丙基縮水甘油酯、雙鍵型的3—甲基—2—丁烯酯、亞乙基降冰片烯;羧酸防水密封圈型的順丁烯二酸單酯或衣糠酸單酯等。

  目前市場上銷售的ACM產品主要是活性氯型產品,活性氯型ACM最常用的硫化劑組成的硫化體系有:1)皂/硫磺並用硫化體系,該體系工藝特點是工藝性能好、硫化速度較快,膠料的貯存穩定性好,但是膠料的熱老化性稍差,壓縮永久變形較大,常用的皂有硬脂酸鈉、硬脂酸鉀和油酸鈉;2)是N,N’ —二(亞肉桂基—1,6—已二胺)硫化體系,采用該體系硫化膠的熱老化性能好,壓縮永久變形小,但是工藝性能稍差,有時會出現粘模現像,混煉膠貯存期較短,硫化程度不高,一般需要二次硫化;3)是TCY(1,3,5—三巰基—2,4,6—均三嗪)硫化體系,該體系硫化速度快,可以取消二段硫化硫化膠熱老化性好,壓縮永久變形小,工藝性能一般,但是對模具腐蝕性較大,矽橡膠墊圈混煉膠的貯存時間短,易焦燒。

  填充補強劑,ACM是非結晶性橡膠,純生膠的機械強度僅有2M橡膠迫緊零件pa左右,必須添加補強劑補強才可以使用,試驗證明,ACM膠料采用高耐磨炭黑、快壓出炭黑、半補強炭黑和噴霧炭黑較好,一般隨著炭黑粒子變細,補強性能提高,但是壓縮變形也變大。ACM不宜使用酸性補強填充劑,如槽法炭黑和氣相法白炭黑等。

  油封用膠料是一般是淺色的,所以填充補強劑可用中性或偏堿性的沉澱法白炭黑、沉澱硅酸鈣、硅藻土、滑石粉等白色填料,其他產品只起到惰性填料的作用,僅白炭黑具有較強的補強作用。但是白炭黑的pH值會嚴重影響硫化速度,所以選擇白色填料時應小心從事,白炭黑的pH值越高,則硫化速度越快,從而導致交聯密度增大;在使用高pH值範圍的白炭黑時必須注意混煉時的生熱狀況,當膠料溫度超過150℃時,膠料粘度有急速升高危險,致使白炭黑與ACM在成型後不易牢固結合在一起,因而補強效果不好。為了解決這個問題,通常加入硅烷偶聯劑對提高界面結合度是十分有效的,可以使用的為胺類、乙烯類、環氧類硅烷偶聯劑,在實際操作中常用硅烷偶聯劑KH—550和Si60,用量一般為0。5—3。0份,隨著硅烷偶聯劑用量增大,膠料的強度和硬度增大,扯斷伸長率和回彈性降低。

特種橡膠材料的加工與配合助劑


  伴隨著我國汽車、電子電氣、建築、交通運輸等工橡膠製品業快速發展,促進和帶動了我國特種橡膠的應用與開發,近年來年國內特種橡膠生產技術和應用取得較大發展特種橡膠產能與需求量的快速增長同時,對其生產、加工及應用的助劑提出更高要求。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助劑品種,有些則是新型專用的助劑。開發生產特種橡膠助劑不僅可以有效促進我國特種橡膠工業的健康發展,同時部分新型助劑發展和利潤空間比較大,值得國內橡膠助劑關注。

  2005年國內氟橡膠生產能力約為3500t左右,國內消費量O型環約為6500t左右,預計2010年國內僅汽車工業對氟橡膠的消耗就將達7500t左右,加上其他領域總需求量將達到11000t左右。

  目前全球開發出的氟橡膠硫化體系有三種,1)分子中含有2個氨基的二胺化合物;2)含有2個羥基多元醇化合物;3)過氧化物以及多官能化合物。其中使用最為廣泛是多元醇硫化體系,所使用的多元醇只限於雙酚AF,同傳統的二胺硫化體系相比,多元醇體系具有壓縮永久變形小和抗焦燒安全性高兩大優點。

  氟橡膠加工助劑很多,加入量及其作用也因為硫化體系、氟橡膠類型有所不同,目前國內外主要采用多元醇硫化體系,因此針對該類硫化體系介紹氟橡膠的部分加工配合助劑。增塑劑,國內通常使用硬脂酸鹽或者低分子量的氟橡膠,前者用量不超過2%,後者視要求而定,最高不超過5%,否則會影響膠的性能。防焦劑,當膠料用量大、自動化程度高的擠出和注塑模壓過程中容易發生焦燒,因此需要添加一定量的防焦劑,通常選用對硝基苯酚、對硝基苯甲酸、鄰羥基苯甲酸和防焦劑NA,用量約為0。4—0。5份,適當量的防焦劑添加不進可以防止焦燒,膠料流動性能和物理性能還可以進一步提高。

  促進劑,使用多元醇硫化體系要求促進劑既要求混煉和加工階段有較好焦燒性能,又要防水密封圈具有較快的硫化速率。目前較好的促進劑為季磷鹽類,如1—鄰苯二甲酰亞胺基酸基—4—丁基三苯基磷溴化物、雙(苄基三苯基膦)亞胺氯化物、三苯基苄基氯化磷等,用量一般為0。4—0。7份,當然也可以使用復合促進劑,除季磷鹽外還可以添加季銨鹽類,如四丁基苯並噻唑基硫化銨、雙肉桂丙撐二胺等。

  活化劑,要矽橡膠墊圈求既能促進硫化反應,又可以起到吸酸作用,常用的活化劑用氧化鎂、氧化鉛、氫氧化鈣、氧化鋅。通常高活性氧化鎂提高耐熱性;氫氧化鈣提高抗壓縮永久變形性;氧化鋅可以改善耐水性能;氧化鉛可以提高耐酸性。氫氧化鈣用量一般3—6份,在多元醇硫化體系中選用6份;高活性氧化鎂用量為3份,低活性氧化鎂最高可以用到15份。活化劑用量過高時候膠料易產起泡。

  其橡膠迫緊零件他助劑,為了增加膠料強度、硬度、降低伸長率,改善耐磨、耐熱、耐撕裂性能,常用使用MT炭黑(中粒子熱裂解爐黑)作為補強劑,一般用量為20份,當然也可以添加氟化鈣、碳酸鈣、高分散性硫酸鋇等,混合使用作為補強劑。加入低分子量聚乙烯作為脫模劑使用。