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橡膠助劑
日期：2024-11-22 23:45
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摘要：
橡膠助劑
橡膠加工用的一大類(lèi)添加劑，包括硫化劑(交聯(lián)劑)、硫化促進(jìn)劑、硫化活性劑、防焦劑、防老劑、軟化劑、增塑劑、塑解劑和再生活化劑、增粘劑、膠乳專(zhuān)用助劑等主要助劑，還有著色劑、發(fā)泡劑、阻燃劑等助劑可與塑料助劑通用。橡膠助劑起源于天然橡膠的硫化。經(jīng)過(guò)八十多年的研究，直到20世紀(jì)20～30年代，隨著硫化促進(jìn)劑的基本品種2-巰基苯并噻唑及其次磺酰胺衍生物以及對(duì)苯二胺類(lèi)防老劑的工業(yè)化，橡膠助劑才基本形成體系。目前，橡膠助劑處于穩(wěn)定時(shí)期，硫化促進(jìn)劑和防老劑兩類(lèi)主要有機(jī)助劑的產(chǎn)量大約為生膠消耗量的4％。國(guó)外橡膠助劑的生產(chǎn)相當(dāng)集中，聯(lián)邦德國(guó)的拜耳股份公司和美國(guó)的孟山都公司是*主要的生產(chǎn)廠(chǎng)家。中國(guó)橡膠助劑（指有機(jī)助劑）的生產(chǎn)始于1952年。
硫化劑 能將線(xiàn)型的橡膠分子交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。因*初將硫磺用于此目的，故稱(chēng)硫化劑，并在橡膠工業(yè)中沿用至今。硫磺仍是主要的硫化劑，廣泛用于高不飽和的二烯類(lèi)橡膠的硫化，也用于低不飽和的三元乙丙橡膠和丁基橡膠。在一般橡膠配方中，用量1～5份(橡膠質(zhì)量為100份)。其他硫化劑還有:①硫磺給予體，即在加熱下可釋出硫原子的化合物，如二硫化和多硫化秋蘭姆（thiuram）及二硫化二嗎啉（DTDM），它們所形成的交聯(lián)鍵以單硫和雙硫鍵為主，故硫化膠有良好的耐老化性能；②有機(jī)過(guò)氧化物，主要用于交聯(lián)飽和及低不飽和的硅橡膠、二元乙丙橡膠、聚氨酯橡膠等；③氧化鋅、氧化鎂、一氧化鉛等金屬氧化物，主要用于氯丁、氯醇、氯磺化聚乙烯、聚硫等橡膠的硫化；④胺類(lèi)，如多乙烯多胺，用于氟橡膠和丙烯酸酯橡膠；⑤烷基苯酚甲醛樹(shù)脂類(lèi)，用于丁基橡膠。
硫化促進(jìn)劑 能縮短硫化時(shí)間、降低硫化溫度、減少硫磺用量的物質(zhì)（簡(jiǎn)稱(chēng)促進(jìn)劑）。噻唑類(lèi)及次磺酰胺類(lèi)是促進(jìn)劑的主體，約占其總量的70％～75％。主要品種有：
?、汆邕蝾?lèi) 主要品種是2－巰基苯并噻唑(促進(jìn)劑M)和2，2′-二硫化苯并噻唑(促進(jìn)劑DM)。工業(yè)上采用苯胺加壓法和鄰硝基氯苯常壓法兩種工藝生產(chǎn)促進(jìn)劑M，它是常用的促進(jìn)劑，也是DM和次磺酰胺類(lèi)促進(jìn)劑的基礎(chǔ)原料。
?、诖位酋０奉?lèi) 通式如下：
式中R′為H，R為有機(jī)基團(tuán)；或R′和R均為有機(jī)基團(tuán)；R′、R亦可成環(huán)。由促進(jìn)劑M或其鈉鹽，也可由促進(jìn)劑DM，與環(huán)己胺（產(chǎn)物為促進(jìn)劑CZ）、二環(huán)己胺（產(chǎn)物為促進(jìn)劑DZ）、二異丙胺（產(chǎn)物為促進(jìn)劑DIBS）、嗎啉（產(chǎn)物為促進(jìn)劑NOBS）、叔丁胺（產(chǎn)物為NS）等通過(guò)不同的工藝制得。它們的硫化起步慢，但硫化速度快，被稱(chēng)為遲效快速促進(jìn)劑，主要用于輪胎等大型橡膠制品的生產(chǎn)。在常規(guī)配方中，其用量?jī)H為促進(jìn)劑M和DM的三分之二（促進(jìn)劑M和DM的常用量為1～2份）。在所謂“半有效硫化”體系（即低硫磺/高促進(jìn)劑配合）中，用量則達(dá)3～5份（與0.2～0.4份硫磺并用），可獲得良好的加工**性，并提高硫化膠的綜合性能。
?、矍锾m姆類(lèi) 屬快速促進(jìn)劑，主要作噻唑類(lèi)或次磺酰胺類(lèi)的輔助促進(jìn)劑。
?、芏虼被姿猁}類(lèi)中屬超速促進(jìn)劑，適用于常溫快速硫化，也作輔助促進(jìn)劑。
此外，尚有能提高有機(jī)促進(jìn)劑活性的物質(zhì)，稱(chēng)作硫化活性劑，即促進(jìn)助劑。*廣泛采用的是氧化鋅，用量3～5份。防止或延緩膠料在硫化前的加工和停放過(guò)程中發(fā)生早期硫化(“焦燒”)的物質(zhì)，稱(chēng)作硫化延緩劑，即防焦劑。效果較好的防焦劑有N-亞硝基苯胺（防焦劑NDPA）、N-環(huán)己基硫化酞酰亞胺（防焦劑PVJ或CTP）等，前者用量0.3～1份，后者0.1～0.5份。防焦劑的研究工作現(xiàn)在仍很活躍。
防老劑 即抗氧劑，在橡膠工業(yè)中習(xí)稱(chēng)防老劑。主要有三類(lèi)：①苯基萘胺類(lèi)，如N-苯基-1-萘胺(防老劑甲)、N-苯基-2-萘胺(防老劑丁)，性能較**，大量使用；②對(duì)苯二胺類(lèi)，是*重要的防老劑，性能優(yōu)異，其代表性品種是N-苯基-N′-異丙基對(duì)苯二胺 (防老劑4010NA)；③酮胺縮合物，如防老劑 BLE、RD，抗熱氧老化效果好，但抗撓曲老化作用較差。
上述各類(lèi)胺類(lèi)防老劑都有污染性，不能用于淺色制品。需使用不污染或低污染防老劑時(shí)，可選用酚類(lèi)、烴化二苯胺類(lèi)或2-巰基苯并咪唑（防老劑MB）等。防老劑用量常為1～2.5份。近年各國(guó)對(duì)反應(yīng)性防老劑的研究開(kāi)發(fā)給予重視，它有突出的耐久性。
軟化劑 旨在改善膠料塑性、降低膠料粘度、改善其他配合劑的分散性的助劑。在橡膠工業(yè)中，軟化劑還包括范圍更廣泛的各種非溶劑型軟化劑，如石油系軟化劑、石油樹(shù)脂、庫(kù)馬龍樹(shù)脂、松焦油以及天然油脂的硫化油膏等。石油系軟化劑的組成隨原油的性質(zhì)而異，分類(lèi)方法也很復(fù)雜，按其分子結(jié)構(gòu)，可大體分為鏈烷油、環(huán)烷油和芳香油三類(lèi)。石油系軟化劑主要用于生產(chǎn)充油丁苯橡膠，此項(xiàng)用途約占石油軟化劑的四分之三。
增塑劑 能賦予膠料以柔軟性和良好的加工性能，常采用與橡膠有良好相溶性的低揮發(fā)性液體或低溶點(diǎn)固體，如鄰苯二甲酸酯類(lèi)、脂肪族二元酸酯類(lèi)以及低分子量的液體聚合物。
塑解劑和再生活化劑 通過(guò)化學(xué)作用增強(qiáng)生膠塑煉效果、縮短塑煉時(shí)間的助劑稱(chēng)塑解劑。塑解劑實(shí)際上是橡膠高分子鏈發(fā)生氧化降解的催化劑，所以也能對(duì)硫化膠的斷鏈起促進(jìn)作用，因而在再生膠生產(chǎn)中用作再生活化劑。芳香族硫醇衍生物和芳香族二硫化物是塑解劑和再生活化劑的主要類(lèi)別。
膠乳專(zhuān)用助劑 膠乳生產(chǎn)除使用與干膠加工相似的硫化劑、促進(jìn)劑、硫化活性劑和防老劑外，還需要一些用于改進(jìn)膠乳加工性能的助劑，稱(chēng)膠乳專(zhuān)用助劑，如分散劑、乳化劑、潤(rùn)濕劑、增稠劑、凝聚劑、抗泡劑和熱敏化劑等。