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三元乙丙橡胶的配方解析

发表时间: 2018-06-16 14:26:05

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 三元乙丙橡胶能够选用二烯烃类橡胶用的一般硫化办法硫化,但因为硫化速度较慢,故近年开展了高不饱和度三元乙丙橡胶,其硫化速度不低于高不饱和橡胶的。 
三元乙丙橡胶一般可用硫黄、过氧化物、醌肟和反响性树脂等多种硫化系统进行硫化。不同的硫化系统对其混炼胶的门尼粘度、焦烧时刻、硫化速度以及硫化胶的次联键型、物理机械功能(如应力-应变、滞后、紧缩变形以及耐热等功能)亦有着直接的影响。硫化系统的挑选要依据所用乙丙橡胶的类型、产品物理机械功能、操作安全性、喷霜以及成等要素加以归纳考虑。 
1 硫黄硫化系统 
硫黄硫化系统是三元乙丙橡胶运用最广泛最首要的硫化系统。 
在硫黄硫化系统中,因为硫黄在乙丙橡胶中溶解度较小,简单喷霜,不宜多用。一般硫黄用量应控制在1~2份范围内。在必定硫黄用量范围内,随硫黄用量添加,胶料硫化速度加速,焦烧时刻缩短,硫化胶拉伸强度、定伸应力和硬度增高,拉断伸长率下降。硫黄用量超越2份时,耐热性有下降,高温下紧缩永久变形增大。 
为使胶料不喷霜,促进剂的用量亦有必要保持在三元乙丙橡胶的喷霜极限溶解度以下。实践上,在工业生产中,依据以下原因简直都是选用二种或多种促进剂的并用系统。 
(1)多种促进剂并用,简单到达硫化效果平衡。 
(2)许多促进剂在较低浓度时,就会发作喷霜,因而用量不宜太高。 
(3)促进剂这间的协同效应,有利于导致硫化时刻的缩短和交联密度的进步。 
硫黄硫化系统中,促进剂的用量还能够经过添加硬脂酸的用量来进步,当其它条件不变的情况下,硬脂酸用量添加会导致交联密度、单硫和双硫交联键添加。氧化锌用量的添加亦有助于在交联时构成促进剂,然后进步胶料的交联密度及抗返原性,改进动态疲劳功能和耐热功能。 
2 硫黄给予体硫化 
选用硫黄给予体替代部分硫黄,可使其生成的硫化胶首要具有单硫键或双硫键,因而能够改进胶料的耐热和高温下的紧缩变形功能,延伸焦烧时刻。所运用的硫黄给予体首要的秋兰姆类,如四硫化双五亚甲基秋兰姆(DPTT)、TMTD、TMTM、MBSS及4,4′-二硫代二吗啡啉(DTDM)等。 
若期望不喷霜,可下降促进剂TMTD的用量,并与少数多种促进剂并用。工业上广泛运用快速、不喷霜硫化系统:促进剂M为1.5,促进剂TMTD为0.8,促进剂TeDDC为0.8。此外,最近还研发了一种新的硫黄给予体OTOS。它能够添加胶料的交联密度,改进抗硫化返原性和耐老化功能,下降高温下紧缩变形,含有高量OTOS的未硫化胶料经长期储存后几科没有喷霜现象。 
3 过氧化物硫化系统 
对要求更好耐高温功能(150℃以上)和极低紧缩永久变形的特别制品需求选用过氧化物硫化。几种可用于硫化三元乙丙橡胶(亦适用于二元乙丙橡胶)的过氧化物:过氧化二异丙苯(DCP);1,1-二叔丁基过氧基-3,3,5-三甲基环已烷(3M);1,4-二叔丁基过氧基二异丙苯(P-F);2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧基-已烷(2,5B);2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧基-3-已炔(3H);正丁基-4,4-二叔丁基过氧基戊酸酯。其间最常用和价格最廉价的是过氧化二异丙苯(DCP),DCP具有中等硫化速度、较高的交联功率和杰出的焦烧安全性,缺陷是臭味大。基它较适合于三元乙丙橡胶的过氧化物是1,1-二叔丁基过氧基-3,3,5-三甲基环已烷和二叔丁基过氧化二异丙苯等。挑选过氧化物,一般需求从硫化速度、交联密度、储存安稳性、分化温度、分化产品对人体的影响、加工安全性以及硫化胶的物理机械功能等多方面归纳考虑。依据过氧化物分化温度,DCP适于在160℃硫化,而1,1-二叔丁基过氧基-3,3,5-三甲基环已烷(3M)适于较低温度硫化。过氧化物的用量,按纯品计一般在2~3左右。 
为防止交联过程中分子断链,进步硫化速率,改进硫化胶的物理机械功能,一般在过氧化物交联系统中参加硫黄或硫黄给予体或对醌二肟或二甲基丙烯酸乙烯酯(EDMA)等共交联剂。 
运用过氧化物的胶料,应防止运用环烷油,因环烷油是自由基受体,会下降过氧化物的交联功率。相同,大多数的酯类或醚类增塑剂也不宜运用,最好是运用石蜡系增塑剂。此外当胶猜中含有酸性填料(硬质陶土、槽法炭黑、白炭黑等)时,因为酸能使过氧化物进行离子型分化,而不再分化出游离基,影响交联功率,故需参加三乙醇胺等碱性物质进行调理。 
4 树脂硫化系统 
三元乙丙橡胶象丁基橡胶相同,能够选用树脂进行硫化。用反响性烷基酚醛树脂和含卤素化合物进行硫化能够获得高温下优赵的热安稳性和紧缩永久变形小的硫化胶。缺陷是伸长率较低,硬度较大。 
在树脂硫化系统中,需求添加卤化物,以便在树脂交联过程中起催化效果,加速硫化速度。卤化物首要有氯化亚锡、氯化铁、氯化锌、N-溴化琥珀酰亚胺、二苯基溴代甲烷等。因为卤化物有腐蚀性,用量不宜过多,否则会腐蚀设备外表。 
此外,在用树脂硫化低不饱和度的DCPD-EPDM时,有必要要选用高温长时刻硫化,而硫化ENB-EPDM则选用与硫黄硫化系统相同的温度硫化。 
5 醌肟硫化系统和双马来酰亚胺硫化系统 
三元乙丙橡胶可用醌肟硫化系统进行硫化,硫化系统中需参加活性强的金属氧化物(如氧化铅)作活化剂。一起在对醌二肟中参加硫黄会发作有利的影响。在醌肟硫化系统中,所用醌肟首要有对醌二肟(GMF)和对,对′-二苯甲酰醌二肟。金属氧化物首要用Pb3O4和PbO2。
醌肟与铅的氧化物的用量比大约为6:10,GMF与硫黄用量比约为1.0:0.4~0.8。此外,还可选用对,对′-二苯甲酰醌二肟-过氧化物(DCP)和GMF-氧化锌-EZ硫化系统。醌肟硫化系统硫化的三元乙丙硫化胶具有比过氧化物硫化胶,尤其是比硫黄硫化胶更为优越的耐老化功能。缺陷是物理机械功能较差,硬度偏高以及价格高等,故醌肟硫化三元乙丙橡胶尚未在工业生产中遍及运用。 
6 低温硫化 
三元乙丙橡胶低温硫化可用异丙苯过氧化氢、枯烯过氧化氢、特丁基过氧化氢、萜烷过氧化氢等作交联剂;用松香酸钴、环烷酸钴、对醌二肟、二甲基丙烯酸乙烯酯、N,N′-4,4′-二苯基双骊来酰亚胺等作共交联剂。低温交联首要在胶粘剂、防水卷材、胶布和喷涂资料等方面运用。 


(二)补强剂和填充剂 
三元乙丙橡胶属非结晶橡胶,一般情况下只要加补强填充剂才有运用价值.三元乙丙橡胶所用补强填充剂根本与基它通用橡胶所用补强填充剂相同.补强剂在三元乙丙橡胶中的补效首要决定于补强填充剂的粒子巨细、比外表积、结构、外表化学性质及其在胶猜中的涣散度和结构化情况。其规则亦根本与其在其它通用橡胶中的规则相同。三元乙丙橡胶能够较大量地充油和添加填充剂,但充油过多,因为硫化系统浓度下降和橡胶被稀释,然后减慢硫化速度。因而充油多的胶料需求选用较高不饱和度的三元乙丙橡胶。 
1 炭黑 
炭黑是三元乙丙橡胶首要的补强剂,炭黑的性质对其混炼胶和硫化胶的功能有很大的影响。例如炭黑的粒子越细其硫化胶拉伸强度越高,耐磨功能越好,但回弹性差,生热高;炭黑的结构越高其混炼胶门尼粘度高,硫化胶定伸应力高,硬度大。炭黑的补强功能以细粒子的炉黑和槽黑为最好,其拉伸强度可达29.4MPa,撕裂强度亦在4.9MPa左右,但从耐磨功能看,炉黑优于槽黑.随炭黑用量添加其硫化胶拉伸强度、耐磨功能、门尼粘度、硬度、定伸应力均进步,但弹性、电阻率下降,而拉断伸长率呈现一个最大值,即开端上升然后下降。乙丙橡胶除运用一般炭黑外,因为乙丙橡胶常用于制作电器制品,因而还需求运用导电性好的炭黑,如乙炔炭黑、导电炉黑等。 
2 白色填充剂 
白色填充剂往往用于对机械强度要求不高的制品。在乙丙橡胶中能够高量填充。它们既可用作填充剂,也具有必定的补强效果。 
(1)陶土 陶土具有必定的补强功能,其间锻烧陶土在乙丙橡胶中运用最多,也最为重要。特别广泛用于低、中、高电压电缆胶猜中。 
(2)白炭黑 白灰黑是重要的白色补强剂,它赋予乙丙橡胶制品优异的物理机械功能和进步胶料与金属或纤维的粘着力。因白炭黑酸性较大,在用过氧化物硫化的胶猜中,需参加必定量的乙二醇,以调理胶料的PH值,防止白炭黑与过氧化物之间发作的有害化学反响。一起因运用白炭黑的胶料压出功能欠好,因而当用于压出制品时需与陶土并用。 
(3)碳酸钙 碳酸钙是最经济,运用最广泛的填充剂,分重质碳酸钙、轻质碳酸钙和活性轻质碳酸钙。重质碳酸钙首要作填充剂运用。轻质碳酸钙和活性轻质碳酸钙均具有必定的补强效果。因为碳酸钙与酸,乃至弱酸均能发作化学反响,故在与酸触摸的制品中不能运用。 
(4)滑石粉和钛白粉 滑石粉对乙丙橡胶有必定补强效果。它与炭并用时,有助于炭黑在胶猜中的涣散,多用于耐酸、碱、热和绝缘制品。钛白粉的首要起增容效果,以下降制品的本钱,实践运用中一般与其它补强填充剂并用。 
3 硅烷偶联剂 
适量的硅烷偶联剂加到含有补强填充剂的胶猜中,能够增强填料与橡胶的反响,然后改进硫化胶的物理机械功能。硅烷偶联剂最早用于电绝缘制品中,可使制品的绝缘功能得到改进。不同硫化系统所用硅烷偶联剂不同,对过氧化物硫化系统,最适合的偶联剂是乙烯基三硅烷;对硫黄-促进剂硫化系统则引荐运用硫醇基丙基三甲基氧基硅烷。硅烷偶联剂还可直接加到补强剂中制成母炼胶运用。 
(三)增塑剂 
现在广泛用于乙丙橡胶的增塑剂首要有石油系油,包含芳烃油、环烷油和石蜡油三大类;古马隆树脂;松焦油;酯类和低分子聚合物等。石油系油是乙丙橡胶最常用的增塑剂。 
在石油系增塑剂中,石蜡油环烷油是三元乙丙橡胶最常用的增塑剂。但环烷油对过氧化物的交联功率有必定的影响,故在用过氧化物硫化系统时最好不必。 
芳香烃油价格最低,但用在乙丙橡胶中胶料物理机械功能差,它会导致胶料耐紫外光照耀及耐候老化功能下降。芳香烃油与三元乙丙橡胶相容性好,可用于那些对硫化程度、耐老化功能和色彩安稳性要求不严的制品中,以下降胶料的本钱。但在过氧化物硫化系统中不能运用。 
石蜡油含蒸发分最低,分量丢失最小,填充石蜡油的胶料,紧缩变形较小,但价格较贵,宜用于过氧化物硫化系统中。 
液体聚丁二烯亦可用作三元乙丙橡胶的增塑剂,而且在过氧化物硫化系统中,它还起着共交联剂的效果,因而能够改进制品的物理机械功能。癸二酸二辛酯(DOS)与三元乙丙橡胶有较好的相容性,混炼胶柔软,易于压延、压出,是杰出的增塑剂,一起亦可改进三元乙丙橡胶低温屈挠功能。 
(四)增粘剂 
1 松香类树脂 
该类包含脱氢松香酸和改性脱氢松香酸、脱羧松香酸和改性脱羧松香酸以及歧化松香和松香等。但松香增粘剂有拖延硫化效果的缺陷。 
2 聚萜烯树脂 
它是一种β-蒎烯聚体物,可作增粘剂和增塑剂运用。 
3 石油树脂 
首要是低分子聚丁二烯和聚丁烯等。 
4 非反响性的烷基酚醛树脂 
该类包含卤化烷基酚醛树脂和各种烷基酚醛树脂。最常用的是对叔辛基酚醛树脂、对叔丁基酚醛树脂、壬基酚醛树脂和不同烷基酚醛树脂等。 
(五)防老剂 
乙丙橡胶具有优越的耐老化功能,一般乙丙橡胶制品不需求加防老剂。但因为乙丙橡胶制品在空气中的极限运用温度为150℃,在此温度以上较长时期运用时,制品功能显着下降。因而乙丙橡胶制品在高温条件下运用时,需参加防老剂以进一步改进其耐老化功能。大多数情况下,防老剂是在含过氧化物硫化系统的乙丙橡胶胶猜中运用



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