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橡膠配方設計-橡膠的硫化

發布時間:2019-10-24

交聯是橡膠高彈性的基礎,其特點是在一個橡膠分子鏈上僅形成少數幾處交聯點,因此不會影響橡膠分子鏈段的運動。橡膠的硫化體系較多,常見的有:硫黃硫化體系,過氧化物硫化體系,樹脂硫化體系,氧化物硫化體系等

3.1.1硫黃硫化體系

主要適應于二烯類橡膠,其硫化活性點是在雙鍵旁邊的α氫原子。組成:硫黃;活性劑:氧化鋅,硬脂酸;促進劑:噻唑類(DMM),次磺酰胺類(CZ,NOBS),秋蘭姆類(TETD,TMTM,TMTD)

常見的過氧化物有:DCP(二枯基過氧化物),BPO,DCBP,助交聯劑:抑制聚合難自由基無用的副反應。如TAIC,TAC,HVA-23

過氧化物硫化橡膠性能特點:老化性能好,壓縮永久變形小,制品透明性好。

3.1.2氧化物硫化體系這是含鹵素橡膠的主要硫化劑。通常有氧化鋅/氧化鎂(5/4),氧化鉛或四氧化三鉛(10-20,耐水制品)

3.2橡膠的填料未加填料的橡膠,力學性能和工藝性能均較差,無法使用。

3.2.1作用

補強性:拉伸強度,撕裂強度,耐磨性,加工性能,降低成本

3.2.2填料的結構

3.2.2.1粒徑

一般來說,粒徑越小,強度越高。

3.2.2.4化學結構

反應性(PH值表示)。如炭黑表面的羧基,白炭黑和普通淺色填料表面的羥基等,酸性填料常影響橡膠的硫化,因此需加入活性劑,消除酸性。3.2.2.5填料的處理方法填料表面一般為親水性的,而聚合物是憎水的,兩者相容性較差,必須進行表面處理。

3.2.2.6表面活性劑(1)結構:有機化合物,具有不對稱的分子結構,由親水和疏水兩部分基團組成。(2)親水部分:-OH,-COOH,-NH2,-NO2,-SH。(3)疏水部分:長鏈式,苯環式或烴類

3.2.2.7偶聯劑(1)分類:硅烷,鈦酸酯,鋁酸酯,高分子偶聯劑等(2)結構特點:親水部分與表面活性劑相似,但疏水部分能與聚合物形成化學結合或物理纏結。(3)對性能的影響:低分子偶聯劑通常在降低粘度的同時,提高力學性能;高分子偶聯劑則在大幅度提高力學性能的同時,增加體系的粘度,這是由于分子之間作用力增強的緣故。

3.3軟化劑和增塑劑

3.3.1軟化劑的作用(1)降低體系的粘度,增加流動性,降低硫化橡膠的硬度;(2)改善粘著性能;(3)有助于填料的分散;(4)便于壓出和成型。

3.3.2常見品種(1)操作油(軟化劑,用量較大):分子量300-600的烴類或芳香烴類(如機油,鏈烷烴油,芳香烴油,石蠟油等)(2)極性的酯類(在非極性橡膠中使用,稱為增塑劑,其特點為脆性溫度,且用量較少):低分子酯類(DOP,DBP,DOS)和高分子酯類(己二酸乙二醇酯)

3.3.3選擇原則(1)熱力學(主要因素):自由能F=H(熱焓)-TS(熵變).一般混合過程中,自由度增加,S>0;H>0(吸熱),盡可能小。(2)溶度參數:用Hildebrand方程進行判斷。δ1與δ2越接近,H越小。極性橡膠——極性軟化劑;非極性橡膠——非極性軟化劑(3)溶劑化作用(次要因素):一般認為,橡膠的雙鍵有一定的親核性,增塑劑酯類有親電性,通過親電-親核作用增加了兩者的界面強度,相容性增加,不過這種親電-親核作用較弱,因此一般用量不宜過大(5-10phr)。如NR與DBP,NBR與芳烴油的相容性,SBR,BR與NR的差;(4)CR的溶劑選擇原則。

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