特种橡胶材料的加工与配合助剂

来源：塑胶五金网发布时间：2014-05-27 08:44:44点击率：

　　特种橡胶材料的加工与配合助剂

　　谢红

　　l 前言

　　伴随着我国汽车、电子电气、建筑、交通运输等工业快速发展，促进和带动了我国特种橡胶的应用与开发，近年来年国内特种橡胶生产技术和应用取得较大发展特种橡胶产能与需求量的快速增长同时，对其生产、加工及应用的助剂提出更高要求。高性能的新材料需要新型高效助剂的配合，有些加工配合助剂是传统助剂品种，有些则是新型专用的助剂。开发生产特种橡胶助剂不仅可以有效促进我国特种橡胶工业的健康发展，同时部分新型助剂发展和利润空间比较大，值得国内橡胶助剂关注。

　　2 加工与配合助剂

　　2.1 氟橡胶

　　2005年国内氟橡胶生产能力约为3500t左右，国内消费量约为6500t左右，预计2010年国内仅汽车工业对氟橡胶的消耗就将达7500t左右，加上其他领域总需求量将达到11000t左右。

　　目前全球开发出的氟橡胶硫化体系有三种，1)分子中含有2个氨基的二胺化合物;2)含有2个羟基多元醇化合物;3)过氧化物以及多官能化合物。其中使用为广泛是多元醇硫化体系，所使用的多元醇只限于双酚AF，同传统的二胺硫化体系相比，多元醇体系具有压缩变形小和抗焦烧安全性高两大优点。

　　氟橡胶加工助剂很多，加入量及其作用也因为硫化体系、氟橡胶类型有所不同，目前国内外主要采用多元醇硫化体系，因此针对该类硫化体系介绍氟橡胶的部分加工配合助剂。增塑剂，国内通常使用硬脂酸盐或者低分子量的氟橡胶，前者用量不超过2%，后者视要求而定，不超过5%，否则会影响胶的性能。防焦剂，当胶料用量大、自动化程度高的挤出和注塑模压过程中容易发生焦烧，因此需要添加一定量的防焦剂，通常选用对硝基苯酚、对硝基苯甲酸、邻羟基苯甲酸和防焦剂NA，用量约为0.4—0.5份，适当量的防焦剂添加不进可以防止焦烧，胶料流动性能和物理性能还可以进一步提高。

　　促进剂，使用多元醇硫化体系要求促进剂既要求混炼和加工阶段有较好焦烧性能，又要具有较快的硫化速率。目前较好的促进剂为季磷盐类，如1—邻苯二甲酰亚胺基酸基—4—丁基三苯基磷溴化物、双(苄基三苯基膦)亚胺氯化物、三苯基苄基氯化磷等，用量一般为0。4—0.7份，当然也可以使用复合促进剂，除季磷盐外还可以添加季铵盐类，如四丁基苯并噻唑基硫化铵、双肉桂丙撑二胺等。

　　活化剂，要求既能促进硫化反应，又可以起到吸酸作用，常用的活化剂用氧化镁、氧化铅、氢氧化钙、氧化锌。通常高活性氧化镁提高耐热性;氢氧化钙提高抗压缩变形性;氧化锌可以改善耐水性能;氧化铅可以提高耐酸性。氢氧化钙用量一般3—6份，在多元醇硫化体系中选用6份;高活性氧化镁用量为3份，低活性氧化镁可以用到15份。活化剂用量过高时候胶料易产起泡。

　　其他助剂，为了增加胶料强度、硬度、降低伸长率，改善耐磨、耐热、耐撕裂性能，常用使用MT炭黑(中粒子热裂解炉黑)作为补强剂，一般用量为20份，当然也可以添加氟化钙、碳酸钙、高分散性硫酸钡等，混合使用作为补强剂。加入低分子量聚乙烯作为脱模剂使用。

　　2.2 丙烯酸酯橡胶

　　丙烯酸酯橡胶简称ACM，主要用于汽车工业而被誉为“高性能汽车胶”。2005年国内汽车工业对ACM的需求将达到1.25万t/a，尚不包括国内用于出口的密封件制品对ACM的消耗，未来3—5年内将是我国ACM需求的高峰期。预计2010年国内ACM需求量将达到1.5万t以上。

　　ACM的共聚单体可分为主单体、低温耐油单体和硫化点单体等三类单体，主单体，常用的主单体有丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸—2—乙基已酯等;低温耐油单体，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、顺丁烯二酸二甲氧基乙酯等;硫化点单体，为了使ACM方便硫化处理，其中目前工业化应用的主要有含氯型的氯乙酸乙烯酯、环氧型甲基丙烯酸水甘油酯、烯丙基缩水甘油酯、双键型的3—甲基—2—丁烯酯、亚

　　乙基降冰片烯;羧酸型的顺丁烯二酸单酯或衣糠酸单酯等。目前市场上销售的ACM产品主要是活性氯型产品，活性氯型ACM 常用的硫化剂组成的硫化体系有：1)皂/硫磺并用硫化体系，该体系工艺特点是工艺性能好、硫化速度较快，胶料的贮存稳定性好，但是胶料的热老化性稍差，压缩变形较大，常用的皂有硬脂酸钠、硬脂酸钾和油酸钠;2)是N，N’ —二(亚肉桂基—1，6—已二胺)硫化体系，采用该体系硫化胶的热老化性能好，压缩变形小，但是工艺性能稍差，有时会出现粘模现象，混炼胶贮存期较短，硫化程度不高，一般需要二次硫化;3)是TCY(1，3，5—三巯基—2，4，6—均三嗪)硫化体系，该体系硫化速度快，可以取消二段硫化硫化胶热老化性好，压缩变形小，工艺性能一般，但是对模具腐蚀性较大，混炼胶的贮存时间短，易焦烧。

　　填充补强剂，ACM是非结晶性橡胶，纯生胶的机械强度仅有2Mpa左右，必须添加补强剂补强才可以使用，试验证明，ACM胶料采用高耐磨炭黑、快压出炭黑、半补强炭黑和喷雾炭黑较好，一般随着炭黑粒子变细，补强性能提高，但是压缩变形也变大。ACM不宜使用酸性补强填充剂，如槽法炭黑和气相法白炭黑等。

　　油封用胶料是一般是浅色的，所以填充补强剂可用中性或偏碱性的沉淀法白炭黑、沉淀硅酸钙、硅藻土、滑石粉等白色填料，其他产品只起到惰性填料的作用，仅白炭黑具有较强的补强作用。但是白炭黑的pH值会严重影响硫化速度，所以选择白色填料时应小心从事，白炭黑的pH值越高，则硫化速度越快，从而导致交联密度增大;在使用高pH值范围的白炭黑时必须注意混炼时的生热状况，当胶料温度超过150℃时，胶料粘度有急速升高危险，致使白炭黑与ACM在成型后不易牢固结合在一起，因而补强效果不好。为了解决这个问题，通常加入硅烷偶联剂对提高界面结合度是十分有效的，可以使用的为胺类、乙烯类、环氧类硅烷偶联剂，在实际操作中常用硅烷偶联剂KH—550和Si60，用量一般为0.5—3.0份，随着硅烷偶联剂用量增大，胶料的强度和硬度增大，扯断伸长率和回弹性降低。

　　为了增加胶料的耐磨性，可以加入石墨粉、二硫化钼、碳纤维等润滑性填料。其中碳纤维用量为5—10份时还可以起到提高胶料拉伸强度和耐热老化的作用，但是应用成本比较高;石墨用量为5—30份，用量过大将影响胶料与骨架材料的粘合性;二硫化钼用量为1—5份，用量较大时候对硫化同样会产生不良影响。

　　防老剂，ACM本身具有良好的耐热老化性能，考虑到ACM主要制品需要长期在高温和油中使用，一般ACM密封制品工作环境较高温度一般在150℃—170℃，因此需要添加一定量的防老剂，防老剂选择应基于要求在高温条件下不挥发、油环境中不被抽出的防老剂品种。目前国外主要采用是美国尤尼罗伊尔公司防老剂Naugard445和日本Ouchi Shinko公司的防老剂Nocrac#630F，目前国内市场销售的主要是防老剂Naugard 445;该品种是二苯胺类橡胶防老剂，保护橡胶免受热和氧的破坏，是丙烯酸酯橡胶中的耐热抗氧剂。

　　由于进口产品有时购买困难，国内加工企业选用喹啉类防老剂RD、二苯胺类防老剂BLE或者高效对苯二胺类防老剂4010NA和4020，但是由于ACM对防老剂性能要求并不高，主要要求在高温下不挥发、油环境下不抽出，一般防老剂丁、RD和BLE就可以使用，但是这几个品种在150℃条件下具有良好的防老化性能，但是当温度达到175℃时候，它们老化性能明显下降，使ACM耐高温性能不能得到充分发挥。值得关注的是国内遂宁青龙丙烯酸酯橡胶厂开发的ACM高温条件下专用的橡胶防老剂TK—100，由苯胺化合物等为原料经过多元复合而成，经过大量使用证明防老剂TK—100对活性氯型ACM具有优异的耐高温老化性能，特别适合在高于150℃的条件下使用;适应于活性氯型ACM所常用的不同硫化体系。

　　增塑剂，一般ACM添加5—10份聚酯类增塑剂，分析所用增塑剂的效果的方法是，胶料在高温热老化后的重量变化评价高温下的挥发性;胶料浸油后的体积变化确定其被油抽出情况。

　　润滑剂，ACM在采用开放式炼胶机加工时，需要添加一定量白矿物油、聚乙二醇、甲基硅油等中性润滑剂，都能明显改善胶料的粘棍性，并降低了胶料的粘度，提高流动性，而且对ACM胶料的耐寒性也有良好的作用;尤其是甲基硅油效果更为明显。许多资料报道，单硬脂酸山梨糖醇酐酯作为中性润滑剂，对硫化没有延迟影响，可以改善胶料粘辊性和降低粘度;硬脂酰胺类可以改善脱模性;缩水甘油型环氧树脂不仅对ACM有增塑作用，而且可以降低胶料粘度，改善压缩变形而不影响耐低温和耐油性;少量的低分子量聚乙烯(1—3份)可以提高胶料压出速度和制品表面光滑性，改善模腔中的胶料流动性;在选择润滑剂时候要注意不致影响胶料的自粘性和与金属粘合性，对金属骨架油封胶料至关重要。

　　防焦剂，ACM与其他胶相比易产生焦烧现象，常用的防焦剂是N—环已基硫代钛酰亚胺(防焦剂CTP);日本东亚油漆公司推出的防焦剂磺酰亚胺的衍生物对含氯型和环氧型ACM均有好的防焦性能。

　　其他，在硫化过程中添加三乙醇胺、r—氨丙基三乙氧基硅烷等硫化活化剂，可以克服白黑对硫化的不利影响，缩短胶料焦烧时间，提高拉伸强度和定伸应力等。近年来，许多新型配合剂也不断在ACM胶料中应用，如加工助剂FL(德国KETTLITZ公司产品)、橡胶内脱模剂模得丽955P和分散剂Z—78(北京橡胶工业研究设计院产品)的应用对ACM胶料混炼功率消耗降低、流动性的提高、压缩变形性的改善和含胶率的减下都十分有利。

　　2.3 氯磺化聚乙烯

　　氯磺化聚乙烯简称CSM，主要用于防腐领域，另外在汽车和电子电气工业也有广泛应用，2005年国内生产能

上一篇：热处理是提高塑料模具使用寿命的关键

下一篇：浅色耐油密封圈的研制

转载请注明：转载自塑胶五金网技术频道 http://www.sjwj.com/Liter/
本文链接：http://www.sjwj.com/Liter/LiterDetail_26676.html
版权声明：1.塑胶五金网转载作品均注明出处，本网未注明出处和转载的，是出于传递更多信息之目的，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性，您同意将自行加以判断并承担所有风险。 2.如转载作品侵犯作者署名权，或有其他诸如版权、肖像权、知识产权等方面的伤害，并非本网故意为之，在接到相关权利人通知后将立即加以更正。联系电话：15014822798
投稿声明：可将稿件直接发至邮箱：234145668@qq.com（主题注明“投稿”），也可直接联系