网站主页 > 橡胶硫化剂 > 新闻专题 > 橡胶硫化剂是什么

橡胶硫化剂是什么

发布日期:2019/11/2 13:16:10

【概述】

橡胶硫化剂包括元素硫、硒、碲,含硫化合物,过氧化物,醌类化合物,胺类化合物,树脂类化合物,金属氧化物以及异氰酸酯等。用得最普遍的是元素硫和含硫化合物。硫化剂适用于各类天然橡胶和合成橡胶,根据需要,不同的硫化剂品种可配合使用。

【橡胶硫化机理】

化学反应动力学的研究始于19世纪后期。一般认为橡胶硫化主要是硫黄(S8)在加热的条件下分解产生活性硫离子或自由基并打开橡胶分子链中的双键,再通过氢转移使橡胶分子链上产生带有活性的Sm(m< 8)的支链,活性的Sm支链再与橡胶分子链中的双键反应,从而形成交联结构。不加促进剂时,硫黄的利用效率非常低,而且硫化速度较慢;加入促进剂后,生成的交联键主要是单硫键和双硫键,硫化速度也加快了。 在研究硫黄硫化NR的机理时发现,只有当大部分的促进剂及其与硫黄反应生成的中间产物全部生成多硫侧挂基团之后,才开始有交联键形成,因此提出了如下硫化反应模型:


图1为硫化反应模型

其中 A———促进剂和硫化剂;   B———聚合物的多硫侧挂基团;   B*——— B的活化形式,可能是自由基;   Vu———交联键;   α和β———化学反应系数;   k———反应速率常数。

【种类及性质】

1.硫黄和不溶性硫黄 硫黄粉是广泛应用的一种硫化剂,价格低廉、硫化橡胶的耐疲劳性能良好。其新型规格的产品是近年国内在较高档的制品中使用的硫黄在弹性体中的预分散体。硫黄预分散体的优点是硫黄容易分散、混炼时间缩短、储存稳定性得到提高。目前进口的S80 GA F500是法国MLPC国际公司的黄色粒状产品,是硫黄在丙烯酸衍生物弹性体中的预分散体,硫黄含量80%,并且经过孔径500μm的滤网过滤,以去除杂质。该产品无粉尘,不污染环境;室温下不粘,更容易加料和称量;产品中的弹性体与各种橡胶的相容性好;胶料的门尼粘度低,能改善分散性,缩短混炼时间,可用于轮胎、鞋底、输送带、胶管、透明及彩色制品。 普通硫黄能溶于橡胶中,但添加量较大时在低温下就不能溶于橡胶了,就会析出在胶料的表面,造成喷霜,影响成型和硫化。将普通硫黄聚合制成大分子硫,就不能溶于橡胶了,也不溶于二硫化碳,所以又称不溶性硫黄。不溶性硫黄在橡胶混炼过程中以沙晶形式存在于橡胶胶料中,能避免胶料喷霜,防止硫黄迁移,使胶料保持较好的成型粘性。不溶性硫黄不稳定,在胶料硫化温度那样高的温度下又能还原为普通硫黄,完成硫化。所以,在轮胎及制品中的应用正在扩大。

2.硫黄给予体 在硫化温度下能释放活性硫的含硫化合物就是硫黄给予体,常用品种是DTDM(二硫代二吗啉),在国内已大量生产,用于轮胎和制品。另外还有秋兰姆二硫化物和多硫化物、烷基酚硫化物和含硫的聚合物。 卤化丁基橡胶和天然橡胶、丁苯橡胶等可用烷基酚硫化物进行硫化。国内由山西省化工研究所首先推出多硫化烷基酚类硫化剂211,其中的烷基酚基团有利于增加胶料的粘性,不会在胶料中喷霜,硫化橡胶的抗返原性好,耐热氧老化性能得到提高。尤其是该产品不易结块,作氯化丁基/天然橡胶并用胶、溴化丁基橡胶与丁苯橡胶和三元乙丙橡胶的共混胶的硫化剂,使不同橡胶具有相匹配的共硫化性能。同时还是白色胎侧胶的抗臭氧剂。这些硫化剂还可用作天然橡胶和丁苯橡胶胶浆的助交联剂,氯丁胶/酚醛树脂粘合剂的硫化剂,并提供抗氧剂的功能。 山西省化工研究所还推出硫化剂212(多硫化烷基酚羟甲基树脂),既能产生硫交联键,又能产生酚醛树脂的碳—碳交联结构,能改善氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶等共混橡胶的共硫化性能,使它们同步硫化。本品还能够改善纤维帘线或镀铜钢丝帘线与橡胶的粘合性能,取代间苯二酚或钴盐类粘合增进剂。可用这一产品作轮胎在190℃较高温度硫化的硫化剂,提高硫化效率。

3.过氧化物及共交联剂 过氧化物类交联剂不仅可用于饱和性橡胶,还可用于不饱和橡胶,也可用于橡塑共混体系。近年过氧化物类交联剂的品种和生产厂都有增加,尤其是上海高桥石化公司精细化工厂生产DCP(过氧化二异丙苯)、BPMC(又称3M,为1-双(叔丁过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷)、BIPB[双(叔丁过氧异丙基)苯]、BCP(叔丁基异丙苯基过氧化物)等品种质量上乘,内销和出口情况良好。BPMC等品种的臭味小,可以用在对气味要求严格的制品。 国外最近的研究表明,用过氧化物和二丙烯酸锌硫化的三元乙丙橡胶胶管,其性能优于传统的硫黄/促进剂硫化体系,耐热性能好,粘合性能得到改善,两者的动态性能相同。

4.树脂类硫化剂 丁基橡胶能用作轮胎的硫化胶囊、风胎等制品,可用辛基酚醛硫化树脂(202树脂)和溴化辛基酚醛树脂(201树脂)硫化,硫化橡胶的耐热性好,压缩变形小。山西省化工研究所优化工艺,生产不同规格的202和201树脂,以满足不同用户对不同硫化速度的需求。使用202树脂时,需加入氯化亚锡或溴化丁基橡胶等卤化物作活性剂,以提高其活性。因为201树脂已含有溴,硫化速度快,所以可不加活性剂。用201树脂硫化的丁基胶的耐热老化性能和耐臭氧性能优于其他树脂,—般物理机械性能(如强力、伸长率和永久变形等)也优于其他树脂。

【橡胶硫化体系】

1.不饱和橡胶:通常使用如下几类硫化体系。

1)以硫黄,有机二硫化物及多硫化物、噻唑类、二苯胍类,氧化锌及硬脂酸为主的硫化剂。这是最通用的硫化体系。但所制得的硫化胶的耐热氧老化性能不高。

2)烷基酚醛树脂。

3)多卤化物(如用于聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶及丁腈橡胶的六氯乙烷)、六氯-对二甲苯。

4)双官能试剂[如醌类、二胺类、偶氮及苯基偶氮衍生物(用于丁基橡胶及乙丙橡胶)等]。

5)双马来酰亚胺,双丙烯酸酯。两价金属的丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯)、预聚醚丙烯酸酯。

6)用于硫化饱和橡胶的有机过氧化物。

2.饱和橡胶:硫化不同种类的饱和橡胶时,可使用不同的硫化体系。例如,硫化三元乙丙橡胶时,使用有机过氧化物与不饱和交联试剂,如三烯丙基异氰脲酸酯(硫化剂TAIC)。 硫化硅橡胶时也可使用有机过氧化物。乙烯基硅橡胶硫化时可在催化剂(Pt)参与条件下进行。

3.含卤原子橡胶或含功能性基团的橡胶:聚氯丁二烯橡胶、氯磺化聚乙烯及氯化丁基橡胶等是最常用的含氯橡胶。 硫化氯丁橡胶通常采用ZnO与MgO的并用物,以乙撑硫脲(NA-22)、二硫化秋兰姆、二-邻-甲苯基二胍(促进剂BG)及硫黄作硫化促进剂。 硫化氯磺化聚乙烯时可使用如下硫化体系。

1)氧化铝、氧化铅和氧化镁的并用物,以及氧化镁和季戊四醇酯,以四硫化双五甲撑秋兰姆(促进剂TRA)及促进剂DM作硫化促进剂。

2)六次甲基四胺与己二酸及癸二酸盐及氧化镁。

3)有机胺与环氧化物作用的产物。 以下体系可用于氯化丁基橡胶硫化: 1)氧化锌与硬脂酸、氧化镁、秋兰姆及苯并噻唑二硫化物等的并用物; 2)乙烯基二硫脲与氧化锌及氧化镁的并用物。 3)多羟基甲基酚醛树脂与氧化锌的并用物。

4)二烷基二硫代氨基甲酸锌。

5)羟基芳香化物(间苯二酚、氢醌等)(在室温下)。 硫化羧基橡胶时常使用金属氧化物及过氧化物、多元醇、二元胺及多胺,环氧化物、二异氰酸酯及聚异氰酸酯等。 硫化含胺基的橡胶时常用添加氧化锌的硫黄硫化体系、含卤有机物及环氧树脂等。 硫化含腈基的橡胶时常用氧化物(如MnO2、Sb2O5)硫化物(如CuS)以及添加硫黄的多胺(对于丙烯酸酯橡胶)。 在无硫化剂时,由于聚合物中具有反应能力的官能团之间发生反应。在弹性体中也有可能生成化学交联键网络。例如,在高温下,聚氯乙烯及丁腈橡胶并用胶中即有此种情况发生。

【主要参考资料】

[1]姚世杰 ,樊云峰.橡胶硫化剂进展[J].中国橡胶,2003(21):23-24.

[2]江畹兰.橡胶硫化体系[J].世界橡胶工业,2006(05):16-21.

[3]戈明亮,阚长华,易玉华,张海.橡胶硫化反应动力学研究概况[J].橡胶工业,2004(10):631-635.

欢迎您浏览更多关于橡胶硫化剂的相关新闻资讯信息

2019-11-02
橡胶硫化剂是什么