橡胶助剂及应用
2020-03-02 12:20:00 来源：范文大全收藏下载本文
橡胶助剂简介及其应用
班级：08化工班学校：陇东学院姓名：李雍
关键词：
概要：
橡胶助剂引起源于天然橡胶的硫化。经过八十多年的研究，直到20世纪20～30年代，随着硫化促进剂的基本品种2-巯基苯并噻唑及其次磺酰胺衍生物以及对苯二胺类防老剂的工业化,橡胶助剂才基本形成体系。目前,橡胶助剂处于稳定时期，硫化促进剂和防老剂两类主要有机助剂的产量大约为生胶消耗量的 4％。国外橡胶助剂的生产相当集中，联邦德国的拜耳股份公司和美国的孟山都公司是最主要的生产厂家。中国橡胶助剂（指有机助剂）的生产始于1952年。
橡胶化学式
式中R′为H，R为有机基团；或R′和 R均为有机基团；R′、R亦可成环由促进剂M或其钠盐，也可由促进剂DM，与环己胺（产物为促进剂CZ）、二环己胺（产物为促进剂DZ）、二异丙胺（产物为促进剂DIBS）、吗啉（产物为促进剂NOBS）、叔丁胺（产物为NS）等通过不同的工艺制得。它们的硫化起步慢，但硫化速度快，被称为迟效快速促进剂，主要用于轮胎等大型橡胶制品的生产。在常规配方中,其用量仅为促进剂M和DM的三分之二（促进剂M和 DM的常用量为1～2份）。在所谓“半有效硫化”体系（即低硫磺/高促进剂配合）中，用量则达 3～5份（与0.2～0.4份硫磺并用），可获得良好的加工安全性，并提高硫化胶的综合性能。③秋兰姆类 属快速促进剂，主要作噻唑类或次磺酰胺类的辅助促进剂。④二硫代氨基甲酸盐类中属超速促进剂，适用于常温快速硫化，也作辅助促进剂。此外,尚有能提高有机促进剂活性的物质,称作硫化活性剂,即促进助剂。最广泛采用的是氧化锌,用量3～5份。防止或延缓胶料在硫化前的加工和停放过程中发生早期硫化(“焦烧”)的物质,称作硫化延缓剂,即防焦剂。效果较好的防焦剂有N-亚硝基苯胺（防焦剂NDPA）、N-环己基硫化酞酰亚胺（防焦剂PVJ或CTP）等，前者用量0.3～1份，后者0.1～0.5份。防焦剂的研究工作现在仍很活跃。
橡胶助剂国产化
我国轮胎企业要有自己的品牌、世界品牌，就得有自己的一套核心技术。我们不排除引进国外先进的技术、装备和橡胶助剂等，但这些都要为我所用，更不能在关键时刻被人卡住，所以国产化是非常重要的。在国产化方面，首先要有数量保证，不能时有时无，同时要求质量稳定，不能时好时坏。如果在数量上不能保证，质量上不移稳定，就会使轮胎企业花费大量的精力去处理由于橡胶助剂的临时变动而可能产生的种种问题。我们强调国产化，重视国产化，还有一个重要原因，就是价格。国外橡胶助剂价格昂贵，我们是不得已而用之。如果国产化的橡胶助剂数量保证、质量稳定、性能优良、价格便宜，一定会受到轮胎企业的欢迎。据我所知，许多外资企业也在采购我国生产的各种橡胶助剂。
橡胶助剂无毒、无害、无污染化
在加工轮胎的过程中，橡胶要经过炼胶、硫化等工艺，在高温、高压的作用下，会释放出一些有毒有害的气体。这些气体，有碍人的身体健康。要改善操作工人的工作环境，减少有毒有害气体，其中重要的一点是要淘汰那些有毒有害的橡胶助剂，采用环保型橡胶助剂。
轮胎在使用过程中，继续受到高温高压的作用，引起轮胎臭氧老化，释放一些有害气体。美国就利用这一点，对我国有些轮胎企业的出口轮胎设置壁垒。而日本普利司通轮胎公司开发一种独特的助剂，抑制轮胎在使用中因生热而使硫黄和橡胶分子继续交联反应而使轮胎橡胶变硬，改进了轮胎的制动性、牵引性及轮胎的噪声。轮胎的噪声也是一种环境污染。一条马路上成千上百辆汽车不停地驶过，就会引起共鸣，这噪声会影响人们的休息和睡眠。城市高架道路两边设立噪声隔离带，这是一种消极的方法。从根本上来说，还是要改进轮胎的结构及橡胶的配方。
橡胶助剂的科技化
近几年，我国橡胶助剂工业发展也很快，特别是一些外资公司进入这个领域后，我国橡胶助剂无论在数量、质量还是科技含量都有很大的提高，基本上能满足我国橡胶工业的需求。但是，适合高性能子午胎的一些用量少、质量好、性能高的橡胶助剂还需进口。因此，我国橡胶助剂行业要加大科技投入，努力创新，积极开发出适合我国轮胎工业发展的新型橡胶助剂。当然，要完成这个任务，轮胎行业有义不容辞的责任。因此，希望轮胎企业、橡胶助剂企业及橡胶研究院所积极联手，加强合作，走共同开发的路子，尽快缩短我国橡胶助剂和国外橡胶助剂的差距。现在，在橡胶助剂行业中，也在积极开发纳米氧化锌、纳米炭黑、纳米碳酸钙等，这些纳米级的橡胶助剂，对提高胶料质量、提高轮胎性能都是非常有益的。总之我国的橡胶助剂必须具备高科技的含量，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
橡胶助剂的在橡胶中的配合应用
橡胶的配合是由好几种或十几川原副材料所组成的，使各种有机、无机物质相互配合组成胶料的配方，从而获得最佳性能，最低成本和最适宜工艺操作的有机结合体。其中组成胶料配合有以下几个体系。硫化体系补强，填充体系、软化增塑体系和防老体系等。下面分体系进行讲解。
一、硫化体系
硫化体系包括硫化剂、促进剂、活性剂和防焦剂等。
（1）硫化剂：所谓橡胶的硫化就是把具有塑性的胶料转变成为弹性的硫化胶的过程。也就是橡胶分子链在化学或物理因素的作用下产生化学交联作用，变成为空间网状结构。那么，凡能引起橡胶产生交联作用的化学药品就都可称之为硫化剂，所以大家就不要误认为硫化剂，只是硫黄而已，它包括上述各种化学物质，当然，其中硫黄是最常用的一种。据有关理论认为，用纯硫硫化的硫化胶其交联效率低，而且其交联密度也很低，物理机械性能也差。所以胶料配合中一般很少单纯使用纯硫体系，而采用一些有机多硫化物，主要品种TMTD（简称TT），TMTT、DTDM等及有机过氧化物，常用的品种有DCP、DTBP等，这些硫化剂的使用都使胶料具有一些优良的特殊性能，比如耐热性、耐老化性等，另外还采用一些合成树脂类物质如：240
2、20
1、202等，代号均为商品名称。
（2）促进剂
在使用硫黄作硫化剂，通常都要配入一些化学药品来促进其硫化反应，从而提高生产效率和胶料性能，这些能促进硫化作用的化学药品就称为促进剂。
促进剂常用的品种有：促进剂M
1、DM、MZ、OZ、NOBS、DZ，促进剂TT、TMTT等。
（3）活性剂和防焦剂
凡能增加促进剂的活性，提高硫化效率，改善硫化胶性能的化学药品，称为活性剂，常用的有氧化锌、氧化镁、氧化钙、硬脂酸等。
为了防止胶料在加工过程中出现早期的硫化现象（焦烧），常常需要加入一些能抑制产生早期硫化的化学药品，即防焦剂，但由于它的加入，会使硫化速度减慢，硫化胶性能变坏，
再加上价格昂贵，所以，一般情况下很少使用。
二、补强与填充剂
按填料在橡胶中的作用可分为补强性，填充和增容性填料，前者主要作用是提高橡胶制品的物理机械性能，称为补强剂，如炭黑等，后者主要作用是增加橡胶的容积，降低含胶率，降低成本，称填充剂或增容剂，如碳酸钙CaCO
3、陶土等。
1、炭黑
（1）炭黑品种
炭黑的品种约有40余种，五大类型
常用品种有：超耐磨炉黑（SAF）、中超耐磨炭黑（ISAF）、高耐磨炉黑（HAF），通常炉黑（GPF）
（2）炭黑的补强原理
在炭黑粒子的表面有些活性很大的活性点，能与橡胶分子起化学作用，生成强固的化学键，这种化学键能沿着炭黑粒子表面上滑动，结果产生两种补强效应：一是当橡胶受力作用时而产生变形，分子链的滑动能吸收外力的冲击，起缓冲作用，二是使应力分布均匀，这两种效应的结果使得橡胶的强度提高，抵抗破裂，从而起起补强作用。
另外，还有一种白炭黑，化学成分主要是含水硅酸和硅酸盐类物质，常用做制造浅色橡胶制品。
三、防老剂
（1）橡胶老化的概念
橡胶或橡胶制品在加工、储存和使用的过程中，由于受到各种外界因素的作用，而逐步失去原有的优良性能，以致最后丧失了使用价值，这种现象称之为橡胶的老化。
（2）橡胶发生老化的特征
第一、在材料表面外观上发生变化。例如：出现材料变粘、变软、变硬、变脆、龟裂变形、污渍、长霉，出现斑点、裂纹、喷霜、粉化、泛白等。第
二、在物理性质上发生变化，例如：耐热、耐寒、透气、透气、透光等性能的变化。第
三、在物理机械性能上发生变化，如扯断强度，伸长率、耐磨性、耐疲劳等。第
四、在电性能上发生变化。
为了防止橡胶的老化变质，通常胶料中都要加入适量的防老剂，因此凡是能起抑制橡胶老化作用的化学药品都称为防老剂。
（3）影响橡胶老化的因素及橡胶老化过程：通常导致橡胶老化的因素主要有：热氧的作用、臭氧的作用、金属离子的作用、光的作用、机械力的作用等。
对于轮胎的老化由于它使用的条件比较恶劣，特别是在机械力、热、光、臭氧，同时存在的条件下很快就会发生老化龟裂现象，以及疲劳老化现象。
（4）防老剂的品种类型以及防老原理
常用的防老剂主要有RD、40
10、4010NA、防老剂A、D、H防老剂MB、防老剂DFC-34，以及物理防老剂：防护蜡等。
不同品种的防老剂其防护机理是不同的，但总的来讲化学防老剂是防老剂本身参与橡胶分子的反应，生成一些比较稳定的化学结构，从而起到抑制或破坏橡胶在外界作用时的氧化裂解反应或者削弱氧化过程的反映程度，而起到防止老化的作用，物理防老剂的加入会在橡胶表面形成一种保护薄膜，从而避免了与氧和臭氧的接触，其本身并不参与化学反应。
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