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橡胶制品用增塑剂详解

2019-05-27

橡胶加工制品增塑剂详解

一.石油系增塑剂

是橡胶加工中使用最多的增塑剂之一。增塑效果好,来源丰富,成本低廉。石油系增塑剂是选择适当的原油进行常压和减压蒸馏制得。主要品种有操作油、三线油、变压器油、机油、轻化重油、石蜡、凡士林、沥青及石油树脂等,其中最常用的是操作油。

1.操作油的分类

操作油是石油的高沸点馏分,由分子量在300~600的复杂烃类化合物组成,分子量分布宽。根据油中主要成分的不同,可将操作油分为以下三种:

①芳烃油:以芳烃油为主。褐色的粘稠状液体,与橡胶的相容性最好,加工性能好,吸收速度快。适用于天然橡胶和多种合成橡胶;缺点是有污染性,宜用于深色橡胶制品中。

②环烷油:以环烷烃为主。浅黄色或透明液体,与橡胶的相容性较芳烃油差,但污染性比芳烃油小,适用于NR和多种合成橡胶。

③石蜡油:又称为链烷烃油,以直链或支化链烷烃为主。无色透明液体,粘度低,与橡胶的相容性差,加工性能差,吸收速度慢,多用于饱和性橡胶中,污染性小或无污染,宜用于浅色橡胶制品中。

2.操作油的特性

(1)操作油粘度操作油粘度越高,则油液越粘稠,操作油对胶料的加工性能及硫化胶的物性都有影响。采用粘度低的操作油,润滑作用好,耐寒性提高,但在加工时挥发损失大。当闪点低于180℃时,挥发损失更大,应特别注意。

操作油的粘度与温度有很大关系。在低温下粘度更高,所以油的性质对硫化胶的低温性能有很大的影响,采用低温下粘度(在-18℃的运动粘度)变化较小的油,能使硫化胶的低温性能得到改善。高芳烃油的粘度对温度的依赖性比烷烃油大。

操作油的粘度与硫化胶的生热有关,使用高粘度油的橡胶制品生热就高。在相同粘度的情况下,芳香类油的生热低。拉伸强度和伸长率随油粘度的提高而有所增大,曲挠性变好,但定伸应力变小。相同粘度的油,如以等体积加入,则芳香类油比饱和的油能得到更高的伸长率。

2)相对密度在石油工业中通常是测定60℃下的相对密度。当橡胶制品按重量出售时橡胶加工油的相对密度就十分重要。通常情况下,芳烃油相对密度大于烷烃油和环烷烃油的相对密度。橡胶加工油常常是按体积出售,而在橡胶加工中则按重量进行配料。

(3)苯胺点在试管内线加入5~10ml苯胺后,再加入同体积的试料,然后从下部加热,直至出现均匀的透明溶液,此时的温度谓之该油的苯胺点。芳香烃类增塑剂的分子结构与苯胺最接近,易溶于其中,故苯胺点最低。苯胺点低的油类与二烯类橡胶有较好的相溶性,大量加入而无喷霜现象。相反,苯胺点高的油类,需要在高温时才能与生胶互溶,所以在温度降低时就易喷出表面。操作油苯胺点的高低,实质上是油液中芳香烃含量的标志。一般说来,操作油苯胺点在35~115℃范围内比较合适。

(4)倾点(流动点)倾点是能够保持流动和能倾倒的最低温度。此特性可以表示对制品操作工艺温度的适用性。

(5)闪点是指释放出足够蒸汽与空气形成的一种混合物在标准测试条件下,能够点燃的温度。操作油的闪点与橡胶硫化、储存及预防火灾有直接的关系,同时也可衡量操作油的挥发性。

(6)中和值中和值是操作油酸性的尺度,酸性大能引起橡胶硫化速度的明显延迟。中和值可以中和1克操作油的酸含量所需要的KOH的毫克数来表示。

此外,油液的折射率、外观颜色、挥发分也都能反映其组成情况。

3.操作油对橡胶加工性能的影响

(1)对混炼的影响

橡胶对油的吸收速度与油的组成、粘度、混炼条件有关:一般粘度低、芳香烃含量高、温度高,吸收得快。但油用量多,使炭黑在橡胶中的分散性变差,必须分批加。此外,混炼时加入油,可减小生热、降低能耗。

(2)对压出的影响

胶料中加入适量的油,可使胶料软化,压出半成品表面光滑、压出膨胀小,压出速度快。

(3)对硫化的影响

随着胶料中油类填充量的增加,硫化速度有减缓的倾向。油的加入,使硫化剂、促进剂在橡胶中的浓度降低,使硫化速度减缓。

含芳烃油多的操作油,有促进胶料焦烧和加速硫化的作用。

4.操作油在几种橡胶中的使用特性

(1)SBR:芳烃油最好,使拉伸强度、伸长率提高,定伸应力下降,硫化胶的耐屈挠性好。

(2)BR:由于炭黑填充量大,操作油的用量多些,对性能的影响不显著。

(3)CR:选用芳香烃最好,其次是环烷油,不能用石蜡油。

(4)NBR:一般不用操作油,多用合成增塑剂。

(5)IIR:使用低粘度的油,用环烷油或石蜡油,不用芳烃油。

(6)EPDM:一般不使用芳烃油,多用石蜡油和环烷油。

二.煤焦油增塑剂

主要品种有:煤焦油、古马隆、煤沥青和RX-80树脂。与橡胶的相容性好,并能提高橡胶的耐老化性。其中最常使用的是古马隆树脂,它既是增塑剂,又增粘剂,特别适合于合成橡胶。

1.煤焦油

黑色粘稠状液体,有臭味、污染性,易混入胶料,能溶解硫黄,防止喷霜,能提高制品的耐老化性,增加SBR的粘着性。

2.古马隆树脂

根据聚合度的不同,古马隆树脂分为液体古马隆树脂和固体古马隆树脂。

液体古马隆:有增塑、增粘作用,比固体古马隆好,但补强性低,使用不方便。

固体古马隆:与橡胶的相容性较好,有增塑、增粘和补强作用,有助于炭黑的分散,能溶解硫黄和硬脂酸,防止喷霜,能提高胶料的粘着性及硫化胶的拉伸强度和硬度,用量低于15份。

根据古马隆软化点的范围不同其应用也有所不同,一般,软化点为5~30℃的是粘稠状液体,属于液体古马隆,在除丁苯橡胶以外的合成橡胶和天然橡胶中作增塑剂、粘着剂及再生橡胶的再生剂;软化点在35~75℃的粘性块状古马隆,可用作增塑剂、粘着剂或辅助补强剂;软化点在75~135℃的脆性固体古马隆树脂,可用作增塑剂和补强剂。

3.RX-80树脂

反应活性很高,可起增塑、增粘和补强作用,还可增加彩色胶的光泽。

三.松焦油系增塑剂

松焦油是干馏松根、松干除去松节油后的残留物质。主要品种有松焦油、松香、松香油、妥尔油等。最常用的是松焦油,能提高胶料的粘着性、耐寒性,有助于配合剂分散,延缓硫化,动态生热大。松香多用于胶浆和与布面结合的胶料中。

四.脂肪油系增塑剂

脂肪油系增塑剂是由植物油及动物油制取的脂肪酸、油膏和其它。

硬脂酸:能促进ZnO、炭黑在橡胶中的分散,还是重要的硫化活性剂。

油膏:有黑油膏、白油膏。使炭黑易分散,对压延、压出有利,半成品表面光滑、收缩率小、挺性大,可防止喷霜。硫化后易脱模,但用量多时会延缓硫化。

其它包括甘油、蓖麻油、大豆油、硬脂酸锌等。


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