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
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1-25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。
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。
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。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。
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。
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。
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,可以分为七大类:
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:
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
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。
轮胎厂:天然胶、丁苯胶、顺丁胶、作为轮胎外胎的主体材料,内胎用丁基胶,在子午胎的气密层用氯化丁基胶,作为生产工具用的隔膜和胶囊用丁基胶制作,在斜交胎中的三角胶,一般使用较多的再生胶。
由于橡胶的品种很多,按类型分几十种,按牌号几百种之多。一般分类有通用橡胶和特种橡胶之分;还有按饱和橡胶与高不饱和橡胶分;极性橡胶和非极性橡胶之分类法。
通用橡胶有:天然胶、丁苯胶、顺丁胶、丁基橡胶、氯丁胶、丁腈胶、氯化聚乙烯、三元乙丙等。
特种橡胶有:硅橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶、氟醚橡胶、氟腈橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯等。
生胶是橡胶制品制造的主体材料,橡胶制品应用广泛,不同的橡胶制品应用场合不同,所使用的生胶也不同。如,天然橡胶由于综合物机性能好良好,所以往往应用于汽车轮胎等对物理机械性能要求高的地方。但由于天然橡胶中的双键较多(即不饱和度高)易于与空气中的氧等作用(即老化)引起性能劣化,影响使用寿命,往往多与丁苯、顺丁胶并用,改善性能,降低成本;橡胶制品若需要在耐油的环境下工作,天然橡胶在油中能产生溶胀而受到损坏,只能改用丁晴橡胶等耐油性能好的橡胶;若在人体中应用,作用与心脏瓣膜,心室导管,或整容用材料,只能使用硅橡胶,硅橡胶在人体中相容性最好,不易产生生物排异作用;如制造橡胶水坝,则多用耐天候老化好的氯丁、丁基或三元乙丙橡胶。
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。
胶管、胶带厂:天然胶、丁苯胶、顺丁胶、氯丁胶、丁腈胶、再生胶、氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯等高分子材料和部分胶乳。
即使同一种橡胶,其加工的工艺不同,它们的性能也不同;如丁苯橡胶就有乳聚丁苯和溶聚丁苯之分,其中乳聚丁苯就有高温丁苯(1000系列)、低温丁苯(1500系列)、低温丁苯炭黑母炼胶(1600系列)、低温充油丁苯橡胶(1700系列)、低温充油丁苯炭黑母炼胶(1800系列)、高苯乙烯丁苯橡胶、液体丁苯橡胶、羧基丁苯橡胶等多个系列品种,其性能差异、用途各有侧重。
橡胶制品是多门类、多品种、多规格的一类高分子材料。产品广泛应用于国防、交通、航天航空、航海,冶金、化工、机械、食品、医药等国民经济各个部门。作为生产橡胶制品的橡胶工厂,也因其生产的橡胶制品的种类不同而各有各的不同。在生产实习的过程中,作为每一个学生,都必须在实习过程中了解和理解各个不同的生产方法、生产过程和原理,以便在今后专业课的学习中能理论联系实际,理解生产过程中的工艺和方法。缩短理论学习与生产实际之间的距离。这就是生产实习的最高目标。
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。开云 开云体育平台开云 开云体育平台