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橡胶促进剂并用搭配解析

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橡胶促进剂并用搭配解析

发布日期:2020-07-15 作者: 点击:

从工艺性能与制品性能两方面来选用促进剂时,单用—种促进剂常不能收到理想效果。例如:促进剂DPG虽然能赋予硫化胶高的拉伸强度和定伸应力,但是硫速慢,平坦性较差,硫化胶耐热老化性差;促进剂TMTD虽然硫速快、硫化度高,但是加工安全性差,容易焦烧和过硫;噻唑类和次磺酰胺类的硫化胶有着较高的拉伸强度以及良好的耐磨、耐热、耐老化性能,硫化平坦性也好。为了进一步提高硫化速度,达到较高的使用价值,在橡胶配方中硫化体系的设计中常采用2-3种促进剂并用,以收到取长补短或相互活化的效果,从而适应加工工艺及提高产品质量的需要。

橡胶促进剂并用搭配解析

促进剂并用时,通常是以一种促进剂为主(称主促进剂或第1促进剂),另一种促进剂为副(称副促进剂或第2促进剂)。主促进剂用量较大,副促进剂用量较小(一般约为主促进剂用量的10%~40%左右)。


一、并用分类


1.促进剂按酸碱性分为三类。一是酸性促进剂(用字母A来表示):包括噻唑、秋兰姆、二硫代氨基甲酸盐、黄原酸盐类;二是碱性促进剂(用字母B来表示):包括胍类和醛胺类;三是中性促进剂(用字母N来表示):包括次磺酰胺类和硫脲类。促进剂按酸碱性并用分类为AB、AA、BB、NA、NB、NN等,但常用的是酸碱(AB)、酸酸(AA)、中酸(NA)并用。


2.促进剂按硫化速度分为五类。国际上习惯以促进剂M对天然橡胶的使用效果为标准来比较促进剂的硫化速度。慢速级:醛胺类、硫脲类;中速级:胍类;准超速级:噻唑、次黄酰胺类;超速级:秋兰姆;超超速级:二硫代氨基甲酸盐、黄原酸盐类。


二、并用技巧


一般选用酸性促进剂(A) 型或中性促进剂 (N) 型为主促进剂,即噻唑类与次磺酰胺类促进剂。秋兰姆类作为主促进剂一般用于有效、半有效硫化体系中。二硫代氨基甲酸盐类促进剂作为主促进剂,常用于乳胶制品及丁基橡胶中。副促进剂一般采用碱性促进剂如 DPG、H等。其作用是互相活化,互相促进。次磺酰胺类作主促进剂时,一般不选用副促进剂。因为这种促进剂在硫化温度下能分解出促进剂 M和胺类化合物,M是酸型促进剂,胺类化合物是碱型促进剂。构成了酸碱(AB)并用体系,但为了加快硫化速度可少量并用促进剂 DPG或秋兰姆类促进剂。促进剂DPG用量一般在主促进剂的 10%,当用量过高,硫化速度会有下降的趋势。


三、并用搭配


1.酸碱(AB)并用(相互活化)


是以酸性促进剂为主促进剂,碱性促进剂为副促进剂的一种并用方法,并用后的促进效果比单用A或单用B时好。典型的是噻唑类和胍类促进剂并用。例如促进剂M为准超速级,促进剂DPG为中速级,但并用后可达超速级效果,表现为硫化活性大(硫化起点快、硫化速度快),硫化胶的拉伸强度、定伸应力、硬度、耐磨性比一种促进剂单用时高。

 

促进剂M和DPG在理论上以等摩尔并用时,效果较好。此时胶料的定型速度和硫化速度快,机械性能也较高,但是易焦烧,硫化平坦性差,工艺安全性差。所以在实际生产中为保证工艺安全,通常促进剂M和DPG的并用量一般控制在M:DPG=5:2~4(质量比)。


为提高操作安全性,目前较多使用的是促进剂DM和DPG并用,它与M和DPG并用相仿,只是硫化起点和硫化速度稍慢。实际上噻唑类和六次甲基四胺并用效果也较好。

 

促进剂M、DM和DPG三者并用,是M和DPG并用的发展。其中应把M、DM共同视为第1促进剂,DPG为第2促进剂。此种并用方法适用于促进剂总用量大,工艺操作要求稳定性较好的情况下使用,并可利用DM的增减来调节硫化起点。


AB型并用体系具有下列优点:(a)可缩短硫化时间或降低硫化温度,并可减少促进剂用量,因而可提高生产效率,降低生产成本;(b)硫化起点快,适用于非模型硫化要求胶料定型速度快的场合;(c)硫化胶的拉伸强度、定伸应力及耐磨性有改善;(d)弥补了单用促进剂DPG时耐老化性能差的缺点。


四、并用技巧


2.酸酸(AA)并用(相互抵制)

这是两种不同类型的酸性促进剂并用,其并用后使体系的活性在较低的温度(指操作温度)常受到遏制,从而改善焦烧性能,但是在硫化温度下,仍可发挥快速硫化作用。如 TMTD与 M并用由于 TMTD的一部分转化为 DM抑制了TMTD的活化,改善了焦烧,体系中生成了二硫代氨基甲酸锌,在硫化起点后又发挥了快速硫化的作用。

常用的AA并用有两种。一种是主促进剂为超速或超超速级(如TMTD或ZDC),副促进剂为准超速级(如M或DM)。例如在天然橡胶中,促进剂ZDC单用l份时,焦烧时间为3.5分钟,若将其10%的用量换成促进剂M,则焦烧时间可延长至8.5分钟,而硫化速度不变,并使硫化胶的拉伸强度有一定提高。另—种是以促进剂M(或DM)为主促进剂,TMTD为副促进剂,并用后也可获得相似的效果。例如斜交轮胎的纤维胎体胶料配方可采用此种并用方法,硫化起点慢、硫化速度快。硫化起点慢,胶料起始硫化前有较好的流动性,有助于提高胶料和纤维帘线间的附着力;硫化速度快,可保证这些内层胶料在受热较晚的条件下能与胎面胶同步硫化。促进剂M(或DM)与TMTD并用时,如M(或DM)用量为1份左右时,TMTD用量一般为0.05—0.1份(合成橡胶中可达0.2份或以上)。若TMTD用量过高时,会使硫化平坦性下降,硫化胶的耐疲劳龟裂性能下降。

 

此类并用适用于模型制品,并用后不象AB并用那样能增加定伸应力,但有较高的伸长率,制品较柔软。


五、并用技巧


3.中酸(NA)并用 


这类并用起到活化中性促进剂的作用,从而加快了体系的硫化速度,但却在一定程度上缩短了次磺酰胺的焦烧时间。典型的NA型并用体系有两种。—种是CZ(或NOBS)与M(或DM)并用,多见于天然橡胶与合成橡胶并用的轮胎胎面胶、运输带覆盖胶配方中。具有焦烧倾向小、硫速快、硫化胶综合性能较好、耐老化性较好的特点。


4.中碱(NB)并用

CZ(或NOBS)与TMTD(或ZDC)并用,这种并用方法可代替噻唑和胍类的并用,与噻唑/胍类并用相比,具有促进剂总用量少,硫速快,焦烧时间较长、交联度有所增加,压缩永久变形较小的优点。该体系的缺点是平坦性稍差。


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