橡胶的软化与增塑体系
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橡胶增塑原理一.橡胶增塑的方法1.物理增塑法:加入物理增塑剂2.化学增塑法:化学塑解剂3.机械增塑法:通过机械剪切作用,提高可塑性。
二、作用机理1.软化剂(对非极性橡胶)的作用增塑剂的加入会降低橡胶的玻璃化温度Tg,Tg下降值与增塑剂的体积分数有直接关系:ΔTg=kφ1k-常数;φ1—增塑剂的体积分数2.增塑剂(对极性橡胶)的作用ΔTg=kn k—与增塑剂性质有关的常数;n—增塑剂的摩尔数。
三、判断互溶性的基本原则1.溶解度参数相近相溶溶解度参数δ(简称S.P.)是表示物质互溶能力的参数,可表示物质极性的大小。
吉布斯自由能ΔG=ΔH-TΔS若ΔG<0,溶解能自发进行,相容性好。
溶解焓变:ΔH=υ1υ2(δ1-δ2)2υ1、υ2—橡胶、增塑剂的体积分数δ1、δ2—橡胶、增塑剂的溶解度参数一般来说:(δ1-δ2)→0时,互溶性最好;(δ1-δ2)<1.2时,能互溶2.相似相溶或同类相溶即结构相似的物质能够相溶。
这即是“同类相溶”原理3.溶剂化效应(1)概念:由于软化剂和增塑剂分子与橡胶分子之间产生分子间吸引力,而引起橡胶分子链分离的作用。
(2)两种物质间产生溶剂化的条件①两者之间能形成氢键②两者之间能产生亲电亲核作用三、溶剂型与非溶剂型软化增塑剂1.溶剂型软化剂、增塑剂(能与橡胶产生溶剂化作用)如芳烃油、松焦油古马隆、酯类等2.非溶剂型软化剂、增塑剂如链烷油、石蜡凡士林、油膏、机油等增塑剂的选择一、与橡胶的互溶性互溶性是衡量增塑剂对橡胶增塑能力的标志。
二、对胶料加工性能的影响1.对填料分散的影响一般来说,与橡胶互溶性好的软化、增塑剂对橡胶的增塑作用大,易使填料分散均匀。
2.对胶料粘着性的影响一般来说,与橡胶互溶性好的软化增塑剂,其加工性能好,粘着性也好。
3.对于压延、挤出工艺应选与橡胶互溶性较小,增塑效果适中,增粘作用小的软化增塑剂。
三、对硫化胶物机性能和老化性能的影响四、对橡胶的污染性五、对制品成本的影响橡胶小知识——喷霜现象喷霜:是指未硫化或硫化胶中所含的配合剂迁移到表面并析出的现象。
橡胶原材料的五大体系的作用下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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橡胶制品是如何生产制作的?配方、工艺、设备基础介绍一、概论1.橡胶分子链几何形状大致分为三类:线型橡胶分子,支链型橡胶分子,网状橡胶分子。
2.胶料的组成可概括为五个体系,即生胶,硫化体系,增塑及软化体系,补强与填充体系,仿护体系。
3.橡胶制品生产的基本工艺过程包括塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化六个基本工序。
★橡胶的流动性是整个加工过程中最重要的工艺特性。
★分子量较高且分布窄的橡胶,物理机械性能较好,但加工性较差。
★生胶分子量越低,生胶的可塑度越大.★生胶分子量分布越宽,在开炼机上混炼时包辊性越好。
二、橡胶配方设计(一)、生胶1.SBR是丁苯橡胶,BR是顺丁橡胶,EPDM是三元乙丙橡胶,CR是氯丁橡胶。
★合成丁苯橡胶的单体是丁二烯和苯乙烯,合成乙丙橡胶的单体是乙烯和丙烯丁腈橡胶和氟橡胶----------耐油性最好丁基橡胶----------------------气密性最好氟橡胶----------最佳耐热耐化学药品性三元乙丙橡胶---------------耐候性最好丁腈橡胶的耐油性、耐热性及机械强度随丙烯腈含量的增加而提高,而弹性和耐寒性却有所下降。
三元乙丙橡胶大分子主链不含双键,双键在侧链上。
主链为稳定的碳碳饱和键,受到老化因素的影响时,主链不易短链,因此三元乙丙橡胶具有优良的耐老化性能。
二元乙丙橡胶主链和侧链都不含双键,用过氧化物硫化后,形成稳定的碳碳饱和键,因此二元乙丙橡胶的耐老化性能比三元乙丙橡胶还好。
(二)、配合剂补强与填充剂1.炭黑的混炼性主要取决于炭黑的结构,粒径和表面化学性质。
★炭黑粒径减小,硫化胶硬度升高。
★炭黑结构越高,炭黑在胶料中的分散越容易。
增塑剂2.增塑剂应与橡胶具有良好的相溶性。
3.促进剂M可作天然胶的化学增塑剂(塑解剂)。
硫化与促进剂、活性剂4.在橡胶硫化中,凡能加快橡胶与硫化剂的交联作用,使硫化时间缩短的物质,都叫硫化促进剂。
5.按促进剂的活性可将其分为以下四类超促进剂,中超促进剂,中等促进剂,弱促进剂。
橡胶是一种材料,它在大的形变下能迅速而有力恢复其形变,能够改性;橡胶的弹性模量非常小,并具有相当好的耐气透性以及耐各种化学介质和电绝缘的性能,它可以和多种材料物质并用、共混、复合由此进行改性,以得到良好的综合性能。
橡胶的配合的主要包括五大体系,分别是生胶、硫化体系、防护体系、软化增塑体系和补强体系。
一、生胶生胶是高弹性高聚物材料,作为橡胶的母体材料或称为基体材料。
按制取来源与方法分可以分成天然橡胶和合成橡胶两大类;其中合成橡胶按照应用范围与用途分又可以分成通用橡胶、半通用橡胶、专用合成橡胶和特种橡胶。
1、天然橡胶主要应用与轮胎、胶带、胶管、电线电缆等多数橡胶制品,是应用最广的橡胶。
2、丁苯橡胶大部分的丁苯橡胶用于轮胎工业。
其他产品有汽车零件、工业制品、电线电缆包皮、胶管胶带和鞋类等。
3、氯丁橡胶氯丁橡胶可用来制造轮胎胎侧、耐热阻燃运输带、耐油及耐化学腐蚀的胶管、容器衬里、垫圈、胶辊、汽车和拖拉机配件、门窗密封胶条、止水带等。
4、丁腈橡胶丁腈橡胶有良好的耐油性有可以保持较好的橡胶特性,可以广泛的应用于耐油制品如油封、输油胶管、化工容器衬里、油箱、印刷胶辊、耐油手套、耐油减震器等;由于丁腈橡胶具有半导性,所以可用于余姚导出静电,以免引起火灾的地方,如纺织皮辊、皮圈、阻燃运输带等。
5、乙丙橡胶主要应用于要求耐老化、耐水、耐腐蚀、电气绝缘几个领域,如用于密封垫圈、屋顶单层防水卷材、桥梁减震器、高低压电缆绝缘层、汽车玻璃密封条、轮胎胎侧等。
6、丁基橡胶丁基胶具有突出的气密性和耐热性,主要用于充气轮胎的内侧和无内胎轮胎的气密层,有极好的耐化学药品腐蚀性能可用于化工耐腐蚀容器衬里等。
二、硫化体系硫化体系包括硫化剂、促进剂、活性剂、防焦剂;为橡胶大分子进行化学反应使橡胶油线性大分子交联成空间网状结构。
1、硫化体系一般有硫磺硫化体系、过氧化物硫化体系、硫载体硫化体系;2、促进剂是能缩短硫化时间,降低硫化温度,减少硫化剂用量,提高和改善硫化胶物理力学性能和化学稳定性的化学物质。
橡胶硬度配方估算及调整
橡胶硬度是衡量橡胶材料刚度的一个重要指标,它反映了橡胶材料在受力后抵抗形变的能力。
在橡胶制品的研发和生产过程中,硬度是一个需要严格控制的物理性能指标。
为了估算和调整橡胶硬度,可以采用以下配方:
1. 生胶体系:选择适当的胶种和配方比例,可以调节橡胶的硬度。
例如,增加高苯乙烯、PVC/NBR合金的用量可以提高硬度。
2. 硫化促进体系:通过增加硫化剂的用量,可以提高交链密度,从而提高硬度。
例如,在生产再生橡胶制品时,加入相应硫磺用量可在一定程度上提高橡胶制品硬度。
3. 补强填充体系:添加炭黑作为填充剂,可以显著影响橡胶制品的硬度。
通过更换炭黑品种或添加胶粉,可以在保持含胶率不变的前提下,大幅增加硬度。
4. 增塑软化体系:调整橡胶油用量,可以改变橡胶制品的软化效果,从而提高硬度。
请注意,以上配方估算及调整方法仅供参考,实际应用中还需要考虑其他因素,如温度、压力、时间等。
同时,建议在专业人士指导下进行配方调整,以确保产品质量和安全性。
第一章概论一、橡胶的作用橡胶是一种高分子弹性体,是重要的战略物资和经济物质。
橡胶与国民经济与人民生活密切相关,对我国农业、工业、国防、科学技术、交通运输、人民生活都起着极为重要的作用。
二、橡胶工业开展史人类使用橡胶已有二百多年历史。
1770年,人们开始用橡胶树上自然凝固的橡胶来制造文具橡皮等。
1823年在英国建立了世界上第一个橡胶工厂,它将橡胶溶于有机溶剂中,然后涂在布上,生产发防水胶布。
1826年汉考克〔Hancock〕发现橡胶反复通过两个转动圆筒的缝隙后,弹性下降,易于加工,从而诞生了专用橡胶设备,为现代橡胶加工方法奠定了根底。
直到1839年美国科学家固特异〔Goodyear〕发现了橡胶可用硫黄硫化方法改善其强度、弹性与耐温性后,橡胶才真正进入工业化生产阶段,开辟了橡胶制品广泛应用的前景。
1880年邓录普〔Dunlop〕发明了充气轮胎,利用橡胶制造轮胎,使橡胶制品从雨衣、雨鞋等日常用品转入以轮胎、胶带等工业用品为主,使橡胶工业突飞猛进地开展起来。
我国橡胶工业仅有几十年的历史,1917年萌芽于##,建立起第一个小型橡胶厂,以后相继在##、##、##等地建立起小型橡胶工厂。
经过几十年的开展,到今天橡胶工业已成为我国化学工业的重要组成局部,橡胶消耗量居世界首位,产品品种已达到四万种以上,是世界上橡胶制品的生产大国。
三、橡胶制品的分类橡胶制品通常分五大类,即轮胎、管带、工业用品、胶鞋与其他〔文化、医疗卫生、日常用品等〕。
四、橡胶制品生产根本工艺高弹性是橡胶特有的性质,这种高弹性增加了产品制造的困难,生胶需要经过加工,才能制成各种各样的制品。
同时,单纯的橡胶,其性能是不十分完善的,为了提高制品的使用性能,改善加工性能,节约生胶,降低本钱,必须在生胶中参加各种配合剂。
其胶料的组成,可概括五个体系。
主体材料:生胶、橡胶代用品硫化体系:硫化剂、促进剂、活性剂、防焦剂补强与填充体系:补强剂、填充剂增塑与软化体系:增塑剂、塑解剂、软化剂防护体系;化学防老剂、物理防老剂其他性能体系:着色剂、发泡剂、芳香剂、其他专用配合剂橡胶制品生产的根本工艺过程包括塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化六个根本工序,如下图。
电线电缆用橡皮及配料介绍在电线电缆生产中,除了胶料这个基体外,还需要有以下四大体系混合,这样炼出的橡皮才能用作线缆绝缘和护套上.★补强填充体系:碳酸钙、炭黑、白炭黑、滑石粉、钛白粉等★软化体系:DOP、石蜡、硬脂酸、凡士林、机油黄油等★硫化体系:NA22、CZ、DM、M、DCP、TMTD、VA-7、TAIC、A-172、MgO 、ZnO等★防护体系:MB、DNP、RD、防4010、Sb2O3 、十溴二苯醚等以上体系常作为单变量体系来调整配方以下是我司(SOCO)所用胶料\配料及相关性能:一.橡皮基体1、天然橡胶(NR)以橡胶烃(聚异戊二烯)为主,含少量蛋白质、水分、树脂酸、糖类和无机盐等。
弹性大,定伸强度高,抗撕裂性和电绝缘性优良,耐磨性和耐旱性良好,加工性佳,易于其它材料粘合,在综合性能方面优于多数合成橡胶。
缺点是耐氧和耐臭氧性差,容易老化变质;耐油和耐溶剂性不好,第抗酸碱的腐蚀能力低;耐热性不高。
使用温度范围:约-60℃~+80℃。
制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带、电线电缆的绝缘层和护套以及其他通用制品。
特别适用于制造扭振消除器、发动机减震器、机器支座、橡胶-金属悬挂元件、膜片、模压制品。
2、丁苯橡胶(SBR)丁二烯和苯乙烯的共聚体。
性能接近天然橡胶,是目前产量最大的通用合成橡胶,其特点是耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶,质地也较天然橡胶均匀。
缺点是:弹性较低,抗屈挠、抗撕裂性能较差;加工性能差,特别是自粘性差、生胶强度低。
使用温度范围:约-50℃~+100℃。
主要用以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、胶鞋及其他通用制品。
3.乙丙橡胶(EPM\\EPDM)乙烯和丙烯的共聚体,一般分为二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶。
特点是抗臭氧、耐紫外线、耐天候性和耐老化性优异,居通用橡胶之首。
电绝缘性、耐化学性、冲击弹性很好,耐酸碱,比重小,可进行高填充配合。
耐热可达150℃,耐极性溶剂-酮、酯等,但不耐脂肪烃和芳香烃,其他物理机械性能略次于天然橡胶而优于丁苯橡胶。
橡胶软化剂和增塑剂及使用原则橡胶工业用软化剂-通常指脂肪烃油、环烷油、芳香烃油、机油、白油等,均无官能团结构,在机械和热作用下,只起到对橡胶的润、扩散、溶胀、松懈橡胶整个分子并使之发生移动。
如果用增塑理论解释,软化剂只起到分子外增塑作用,或物理增塑剂。
橡胶工业用增塑剂通常指脂肪酸、饱和或不饱和脂肪酸酯或锌皂、镁皂、钙皂等。
都含有极性基,并通过其极性力作用,包封橡胶分子链的极性链端,或改变橡胶分子侧链链端的极性力,使橡胶分子得到稳定,起到降低橡胶分子链的相互作用,提高分子的相互移动能力,最终改善胶料的流动性。
这种通过极性基的化学作用来改善弹性体的塑性,常称为分子内增塑作用。
对于脂肪酸或其他酯或其皂,除了内增塑作用外,因大分子的脂肪酸基与橡胶有良好的相容性,因此也具有物理增塑作用,或外增塑作用。
一种理想的橡胶增塑剂应具备以下条件:①与橡胶等原材料的相容性好;②对硫化胶或热塑性弹性体等产品的物理性能无不良影响;③充油和加工过程中挥发性小;④在用乳聚工艺合成的充油橡胶生产中应具有良好的乳化性能;⑤在生胶混炼过程中应使其具有良好的加工性、操作性及润滑性;⑥环保、无污染;⑦具有良好的光、热稳定性;⑧质量稳定,来源充足,价格适中。
当然,十全十美的理想橡胶增塑剂是没有的。
橡胶增塑剂生产厂通常按照用户的要求,有针对性地选择原料,重点解决用户所关心的主要性能指标,同时还提供系列产品供用户选择。
生胶、助剂、橡胶配合与加工共同组成了橡胶及其制品的生产过程。
橡胶增塑剂作为橡胶的增塑体系,在橡胶的配合与加工过程中应用得越来越广泛,是橡胶行业中仅次于生胶和炭黑的第三大材料。
橡胶增塑剂关键的特性是它们各自所表现的与橡胶的相容性和稳定性,相对而言,三大类橡胶增塑剂的优缺点如下。
(1)石蜡基橡胶增塑剂的抗氧化性和光稳定性较好,但相容性和低温性相对较差,因此在很多应用场合,由于石蜡基橡胶增塑剂与橡胶的相容性较差,无法提供良好的加工性能。
第五章橡胶的增塑体系橡胶工程教研室赵菲问题的提出提高性能,稳定形状。
硫化体系提高强度,改善加工,降低成本。
补强与填充防护体系延缓老化,提高寿命。
增塑体系增加塑性加工性能使用性能本章主要内容5.1 橡胶增塑剂及分类5.2 橡胶增塑原理及增塑效果表征5.3 橡胶增塑剂5.4 新型增塑剂§5.1 橡胶增塑剂及分类一.橡胶增塑剂的概念⏹降低橡胶分子链间的作用力⏹改善加工工艺性能低分子量化合物⏹提高胶料的某些物理机械性能⏹降低成本为什么?有何优缺点?应用范围软化剂:多源于天然物质,(softener) 常用于非极性橡胶增塑剂:多为合成产品,(plasticizer)多用于极性橡胶或塑料中。
二. 增塑剂的分类分类按照作用机理按照来源物理增塑剂化学增塑剂石油系增塑剂煤焦油系增塑剂松油系增塑剂脂肪油系增塑剂合成增塑剂增塑剂的分类§5.2 增塑原理及增塑效果表征⏹增塑的本质是橡胶被增塑剂稀释。
⏹选择增塑剂的基本原则:相似相容原理溶解度参数SP或δ相近。
一.橡胶增塑原理混合焓变混合熵变尚未考虑增塑剂和橡胶之间的氢键及极性相互作用。
二.不同增塑剂的作用机理1.非极性增塑剂增塑非极性橡胶(稀释作用)增大分子间的距离,削弱分子间作用力。
稀释作用的推动力是体系的熵增。
增塑剂用量不大时成立;随着稀释作用的增大,橡胶分子间的相互作用机理会发生变化。
2. 极性增塑剂增塑极性橡胶(溶剂化作用)增塑剂的极性部分定向地排列于橡胶大分子的极性部位,对大分子链段起包围阻隔作用,削弱了分子间的作用力。
只有在增塑剂的摩尔数达到聚合物极性基团的2倍之前关系成立。
要正确全面地评价玻璃化转变温度变化与增塑剂用量的关系,必须同时考虑组分间混合时熵和焓的变化。
三. 增塑效果表征⏹填充指数(Extending Index-EI)在一定温度下,把高门尼粘度的橡胶塑化为某一标准门尼粘度(100℃时53 )时所需要增塑剂的份数。
⏹软化力(Softening Power-SP)在一定的温度下,以一定数量的增塑剂填充橡胶时,其门尼粘度的下降率。
天然橡胶的配方设计天然橡胶是不饱和的、具有结晶性的二烯类橡胶。
具有良好的弹性、较高的机械强度和优越的加性能,是应用最早且最广泛的胶种。
1.硫化体系天然橡胶适用的硫化剂有硫、硒、碲;硫黄给予体;有机过氧化物;酯类;醌类等。
使用时应根据制品的不同性能要求而分别采用不同类型的硫化体系。
硫黄硫化体系按促进剂的用量与硫黄用量的比例变化可以组成三种不同特点的硫化体系:普通硫黄硫化体系、半有效硫黄硫化体系、有效硫黄硫化体系。
普通硫黄硫化体系(常规硫化体系,又称高硫低促体系)是采用高量的硫黄和低量的进剂配合的硫化体系,其交联键以多硫键为主,老化前胶料的通用物理机械性能较好,表现为强度高、弹性好、耐磨性高,其成本低,但耐热性、耐老化性差,硫化时返原性大。
由于天然橡胶不饱和度大,硫黄用量可比合成橡胶多,在软质橡胶制品中硫黄用量大约为2~3份,常用1.75~2.75份。
促进剂用量在1份以下,硫黄用量在2.5份以上时,物理机械性能如拉伸强度、伸长率变化不大,而永久变形、硬度和定伸应力增加。
使用促进剂有M、DM、CZ、NOBS、D、TT等,可以单用也可并用,常见并用形式有DM、D/TS、D/DM、M/H、M/TT、M/TS、CZ/TT、DM/D/H、DM/M/TT、DM/TT、CZ/DM、NOBS/DM等等。
半有效硫化体系介于普通硫黄化体系和有效硫黄硫化体系之间。
半有效硫化体系是由中等硫黄用量(1~1.7份)和促进剂组成。
交联键中既有多硫键也有单、双硫键。
其硫化胶兼有耐热、耐疲劳和抗硫化返原等多种综合功能,因此获得广泛应用。
典型配有S/NS(1.5/1.5)、S/NS/DTDM(1.5/0.6/0.6)。
硫黄用量对天然橡胶硫化胶性能的影响见表1表1硫黄用量对天然橡胶硫化胶性能的影响酯类硫化体系是指氨基甲酸酯交联体系,它是二异氰酸酯(TDI、MDI)和对亚硝基苯酚的加成物(对醌单肟氨基甲酸酯),能赋予天然橡胶良好的抗返原性、耐热性和耐老化性。
- - -.橡胶软管的内胶层配方设计摘要:橡胶软管主要可分为三层:内胶层,钢丝增强层,外覆层。
内胶层和介质直接接触,主要起到密封作用;钢丝增强层主要起到承压作用,包含钢丝层和中胶层,钢丝层和中胶层相互堆叠,中胶层将钢丝层紧密粘合在一起,钢丝层称之为“骨”,中胶层称之为“筋”;外覆层又称“外胶层”,主要作用是保护橡胶软管不被外界环境损坏。
配方设计,是橡胶软管研发阶段最为重要的核心技术,如果将软管的生产制造能力称为“硬实力”,那么橡胶软管的配方设计就是“软实力”,只有“软硬”结合才能造就出完美的产品,“软”是前提。
关键词:内胶层;配方设计;质量保障Ⅰ绪论橡胶软管是橡胶制品中的大宗产品之一。
据国家统计局统计,我国橡胶软管行业生产的各种软管产量总计为25000万标米。
胶管制品广泛地应用于煤矿、机械、汽车、建筑、化工、运输、医药、农业等各行各业。
各种不同的胶管有不同的使用要求。
Ⅰ-1 相关知识介绍一般来说,按使用要求可将橡胶软管分为普通胶管和特种胶管。
普通胶管即指在常温下输送空气、惰性气体或水、中性液体的橡胶软管;特种胶管按性能要求不同分为:耐油软管、耐腐蚀软管、耐热软管、液压软管、喷浆软管、刹车制动软管、食品专用软管、医疗专用软管等。
以上各种橡胶软管的结构相同,使用材料大致相同,但配方不同。
Ⅰ-2本课题的背景意义配方设计是橡胶软管行业的核心技术,核心技术体现的是一个企业的核心竞争力,内胶层的配方设计将在最大程度上决定橡胶软管的质量,因此,橡胶软管内胶层配方设计才被笔者放到如此重要的位置。
- - 总结资料在橡胶软管这个行业中,马努力、盖茨等国外品牌已经成为高端产品的代言人,国产的XX橡四、XX狮球、XX天河已经成为中端产品的代表,剩下的无数中小企业生产的都是低端廉价产品。
区分什么是高端什么是低端的最根本判断标准是产品质量,而又是什么在影响着产品质量呢?可分为“硬件”实力和“软件”实力。
暂且把生产设备称为“硬件”实力,国内的企业和国外的企业在企业生产设备上没有差距,甚至国内的生产设备还要领先于国外;暂且把配方及人力称为“软件”实力,国内橡胶软管行业根本的短板在于软实力,马努力和盖茨在中国都有生产企业,然而胶料配方不在中国配置,胶料配方在它们国家配置完毕后空运至中国,进行加工生产,由此可见配方设计的核心竞争地位。
橡胶的软化与增塑体系在橡胶加工过程中一般都需要加入10-30份重量的软化剂或增塑剂,通常是一种能使胶料具有一定柔软性的低分子物质。
它们除了能增加胶料的可塑性、流动性、粘着性,便于压型和成型等工艺操作,以及有助于粉末状配合剂的分散和降低温度外,还降低了橡胶的粘流温度及玻璃化温度,提高橡胶制品的耐低温性能。
- 中国橡胶网,橡胶技术交流会,橡胶论坛,橡胶技术论坛,橡胶配方,橡胶培训班!. n# x* w8 a* i% W: a从最终效果都是增大胶料柔软性这一点来看,软化剂与增塑剂起到相同的效果,从应用范围来看,两都有很大的差别。
软化剂多来源于天然物质,常用于非极性橡胶。
而增塑剂多为合成产品主要应用于某些极性合成橡胶或塑料中,它多属于难挥发物质,在天然橡胶等通用橡胶中很少使用,因而它与软化剂有着不同极性的化学物质。
在胶料中加入化学塑解剂与加入增塑剂或软化剂作用本质上是不同的,前者是通过化学反应,使橡胶大分子断链,降低橡胶分子量,增大生胶的可塑性,塑解剂起着促进橡胶分子断裂作用,这种增塑方法称为化学增塑法。
后者是通过互相溶解或渗透,软化剂或增塑剂分子物进入到橡胶分子内,增大橡胶分子间的距离,减弱大分子间的作用力(降低粘度),使大分子链较易滑动,宏观上增大了胶料的柔软性和流动性。
因此这种增塑方法被称为物理增塑法。
+ w8 I- F( a" C. @" N" U橡胶是一种高粘度的弹性体,在低分子软化剂或增塑剂作用时,首先出现溶胀现象,然后才能互相混溶。
溶胀时低分子物质渗入到橡胶分子之间,降低了橡胶分子间相互作用力,结果降低了橡胶的玻璃化温度,改善了耐寒性。
橡胶与软化剂的相溶性与它们的内聚能密度大小可溶解度参数(S.P.)有关,两者内聚能密度差值愈小即S.P.值相近时,溶解过程则愈易自动进行,也意味着溶质与溶剂两分子结构相似,较易互相溶解。
各种物质的S.P.值与物质的某些性质,如,极性有关。
所以要使系统具有良好的互溶性,先决条件是两者的S.P.值相近,这时它们的分子间作用力相差不大,两种分子易发生扩散和渗透作用,可达到较好的溶解状态。
实践证明,当溶剂的S.P.值和高聚物的SP值之差小于1.3-1.8时就可以相互溶解,相反,当S.P.值相差悬殊就很难达到互溶的效果。
这是选择软化剂、增塑剂配合时,必须首先考滤的问题。
橡胶技术论坛,橡胶技术咨询,橡胶技术交流会,橡胶助剂,橡胶期货,橡胶制品,橡胶培训,天然橡胶,特种橡胶,橡胶人才网,橡胶配方,中国橡胶$ h6 N% k- x+ |7 W5 d 高聚物在溶解时,溶剂的性质对高聚物的溶解能力有很大的影响。
从高聚物和溶济的极性大小亦可判断两者之间的溶解能力。
一般极性大的溶质易溶于极性大的溶剂,极性小的溶质易溶于极性小的溶剂之中。
这一原则在一定程度上对选用高聚物的溶剂有指导意义。
非极性橡胶的软化作用,首先是软化剂渗入橡胶分子之间,把大分子链推开,降低大分子间作用力。
软化剂用量越多,它在橡胶大分子间的融离作用越强,大分子的链的活动性就越大,从而提高了大分子链的柔顺性,降低了玻离化温度,也即提高了橡胶的耐寒性。
其次,由于软化剂稀释作用,使橡胶的粘度大地降低,同样获得软化效果,起到了屏蔽和隔离作用。
由于极性橡胶分子结构中含有极性基团,可提高大分子链的作用力,结果降低了大分子链的柔顺性。
但当加入极性增塑剂时,增塑剂分子的极性部份定向排列于大分子的极性部位,对大分子链起着包围融离作用,因而增加入了大分子链的距离,也增大了分子链的运动性,提高了橡胶的塑性,极性增塑剂的增塑机理主要不是填充融离作用,而是它的极性基与橡胶分子的极性基相互作用,所以增塑效果与增塑剂的克分子数成正比例。
极性增塑剂分子中的极性部分和非极性部分对增塑效果匀起着作用。
极性基使增塑和被增塑两种物质能很好地互溶,而非极性基把橡胶分子极性基屏蔽起来,削弱了橡胶分子间的内聚力,阻碍了大分子的敛集。
如增塑剂选用不当,以致增塑剂的极性与橡胶极性相差很大,则增塑效果不明显,而经过一段时间后,而增塑剂会从内部渗到制品表面,结果不但不能改善硫化胶性能,反而加速了制品的硬化,使制品过早地失去使用价值。
橡胶技术论坛,橡胶技术咨询,橡胶技术交流会,橡胶助剂,橡胶期货,橡胶制品,橡胶培训,天然橡胶,特种橡胶,橡胶人才网,橡胶配方,中国橡胶0 [9 P2 N( \1 m& Y* U溶剂化作用也影响软化增塑效果。
溶剂化是指溶剂分子在大分子链段上发生较强的相互作用,即把大分子链段分离的作用。
它相当于链段间产生了相斥力。
如果软化剂能够与橡胶分子产生良好的溶剂化作用的话,这种软化剂称为溶剂型软化剂。
若软化剂只能机械地均匀分散在橡胶中,靠稀释作用使橡胶软化的话,这种软化剂称非溶剂型软化剂。
当过量使用非溶剂型软化剂时,软化剂会喷出橡胶制品表面。
软化剂的类别取决于它们本身的化学结构。
如石油系统软化剂的组成,以芳香烃为主时,有较高的不饱和度,多属溶剂型软化剂。
若以石蜡烃为主时,因石蜡有较高饱和度,则为非溶剂型软化剂。
芳香烃软化剂的极性与大部分橡胶极性相近,所以具有良好的互溶性。
石腊烃软化剂与橡胶的极性相差较大,所以软化作用不够理想。
软化剂对胶料的硫化及硫化胶的老化过程均有影响,它与胶料中的各种成份起着复杂的反应,如,聚合、缩合、氧化、磺化等,可见软化剂在橡胶中起着很复杂的化学反应。
- 中国橡胶网,橡胶技术交流会,橡胶论坛,橡胶技术论坛,橡胶配方,橡胶培训班!5 N1 X3 U" [9 U% a1 d石油软化剂品种繁多分为操作油、重油、石腊、凡士林、沥青、及石油树脂等。
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: S/ P. J7 v. g: N8 | B操作油是是石油的高沸点馏分,即汽油、燃料被蒸出后所剩下的部分。
这些烃类可分为链烷烃(石腊烃)、环烷烃、、芳香烃,此外还含有烯烃、少量杂环类混合物。
在橡胶工业中用量在5份左右时称操作油,用量在15-20份时称软化油,用量在20—50份时称填充油。
为了避免因充油损害橡胶物性,在橡胶合成时加入大量油液使橡胶的门尼粘度从120—130降到50-60的范围。
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5 o2 T* q% g( S5 \3 [- l; c库尔茨分类法分为,链烷烃的碳原子C占分子中总碳原子数50%以上,称链烷烃油环烷烃的碳原子C占分子中总碳原子数30—50%以上,称环烷烃油芳香烃的碳原子C占分子中总碳原子数35% 以上,称芳香烃油这种分类法引入一个比重常数(V.G.C.)的物理量,石蜡烃油为V.G.C.为0.79—0.85。
环琓油.V.G.C.为0.85-0.90。
芳烃油为0.9以上。
石腊烃油主要成分是石腊烃,烯烃具有活性双键,不宜作操作油或填充油,所以含量越低越好。
环烷油主要成分是环烷烃,橡胶工业的环烷油通常为环戊烷和环已烷的混合物。
- 中国橡胶网,橡胶技术交流会,橡胶论坛,橡胶技术论坛,橡胶配方,橡胶培训班!" S) a1 c7 [1 L% b% M* w' M3 D芳烃油主要成分是芳香烃,橡胶工业中应用的油液含的60-70%的芳烃化合物,由于芳香烃油光稳定性差,色泽较深,不适于制作浅色制品。
按罗斯特莱分类法,按油液的化学性质分类为,1.沥青质,是石油系增塑剂中不溶于正戊烷的含少量S.O.N的碳氢化合物。
它是原油蒸馏的残渣成分,沥青含量高,会使胶料变硬,胶料不易分散,并有污染性。
2.氮碱,除去历青责后用85%冷硫酸处理的不溶于正戊烷含有吡啶、硫醇、羧酸、醌等极性化合物的部分。
这类物质对胶料有软化和增粘作用,并对硫化有弱促进作用,硫化曲线平坦,但有污染性。
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" U4 w X; _( |8 M3.第一亲酸物,是石油增塑剂中与97%冷硫酸作用不溶于正戊烷的部份。
它是增塑剂在硫化时消耗硫黄的重要部分。
该成分与氮碱、第二亲酸物一样,又是决定增塑剂与极性橡胶和不饱和橡胶的重要成分含量在15%以下没有污染,有延迟硫化现象,亲酸物超过20%后会有白色制品在日光下变色的情况。
4.第二亲酸物,是第一亲酸物的液体残留物,用发烟硫酸处理得到的不溶于正戊烷的部分。
其不包和度比第一亲酸物小,与所有橡胶的相溶性好,没有污染性,对硫化无影响。
橡胶技术论坛,橡胶技术咨询,橡胶技术交流会,橡胶助剂,橡胶期货,橡胶制品,橡胶培训,天然橡胶,特种橡胶,橡胶人才网,橡胶配方,中国橡胶/ ]! b0 m Q* c0 F2 f% [5.饱和烃,(烷烃、环烷烃),亦称石腊烃。
石油系增剂中不与发烟硫酸作用的饱和烃部份,其中主要是环状饱和烃,除了与丁基胶外,与其它橡胶相溶性都低,但在天然、丁苯、氯丁橡胶中的的利于胶料的混练压出,对粘着性有效地抑制作用。
. U/ g8 D! B) F+ p9 ~' {# X+ y操作油的性能与特性,1.粘度,操作油的粘度与分子量有关,分子量很高时,油液呈粘稠状态。
它对胶料的加工性能和硫化胶的物性都有影响。
使用高粘度油比低粘度油的抗张强度和伸长率大,但定伸强度和弹性小。
填充高粘度油的硫化胶其低温特性不好,变色性小。
相反采用低粘度操作油,虽润滑作用好,耐寒性提高,但加工时发挥损失大,且易变色。
闪点低于180度者挥发损失更大,最好选用分子量325以上的操作油。
; h. g' X! s. Y4 n2.石油软化剂的主要成分为烃类化合物,其中所含芳香烃类多少决定它们在与橡胶混溶性的大小,石腊和凡士林几乎不含芳香烃,主要是饱和烃类这种稳定极不活泼的结构,使得它们与橡胶的混溶性最差,所以易呈固相从橡胶中分离出来,喷出于表面。
还有些芳烃类软化剂,因分子结构内含有双健和极性基团(如硫和氮),从而增加了与橡胶的亲和性,总之,凡芳香烃含量大及不饱和度高时,与橡胶的混溶性就好,对填料的粘着性、湿润性高。
3.苯胺点,苯胺点是在试管内先加入5—10毫升苯胺后再加入同量的试料,然而下部加热,直至出现透明均匀的溶液。
此时的温度就是苯胺点。
芳香烃类软化剂的分子结构与苯胺最接近,易溶于其中,故苯胺点低。
苯胺点低的油类与橡胶有较好的互溶性,大量加入无喷出现象。
相反,苯胺点高的油类,需在高温时才与生胶互溶,这样温度降低时就易喷出表面。