第八章 硫化剂和硫化助剂
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橡胶的硫化促进活化防老补强助剂概述橡胶的硫化、促进、活化、防老、补强助剂是用于改善橡胶的性能和加工工艺的化学物质。
这些助剂可以改善橡胶的硬度、强度、耐磨性、耐老化性能等,并且能够提高橡胶的加工性能和降低生产成本。
以下是对这些助剂的概述:硫化助剂:硫化助剂是用于橡胶硫化反应的化学物质。
硫化是橡胶加工的关键步骤,可以改善橡胶的强度、弹性、硬度、耐磨性、耐热性和耐药性。
常见的硫化助剂包括硫磺、硫醚、硫代硫酸钠等。
这些助剂在橡胶加工过程中与橡胶中的双键反应,形成交联结构,使橡胶自由流动变为固态,从而提高橡胶的性能。
促进助剂:促进助剂是用于促进橡胶硫化反应的化学物质。
它们可以提高硫化的效率和速度,减少硫化时间和能耗。
常见的促进助剂有过氧化物、金属氧化物、有机酸等。
这些助剂能够提供活化能,加速硫化反应,从而改善橡胶硫化的效果。
活化助剂:活化助剂是用于改善橡胶硫化反应活性的化学物质。
活化助剂能够增加硫化双键的反应活性,提高硫化的效率和速度。
常见的活化助剂包括有机酸、硬脂酸、过硫酸铵等。
这些助剂可以与橡胶中的双键作用,形成活性自由基,促进硫化反应的进行。
防老助剂:防老助剂是用于延缓橡胶老化的化学物质。
橡胶在使用和贮存过程中会发生老化,导致性能下降和寿命减短。
防老助剂可以提高橡胶的耐热性、抗氧化性和耐臭氧性能,延缓橡胶的老化过程。
常见的防老助剂有硫化羰基、酚类、醇类等。
这些助剂可以中和自由基、吸收臭氧、抑制氧化反应,从而保护橡胶不受老化影响。
补强助剂:补强助剂是用于提高橡胶强度和硬度的化学物质。
它们可以增加橡胶的填充物分散性、增强橡胶与填充物之间的相互作用力,从而提高橡胶的机械性能。
常见的补强助剂有硅石、二氧化硅、碳黑等。
这些助剂能够增加橡胶的硬度、强度和耐磨性,提高橡胶制品的质量。
总之,橡胶的硫化、促进、活化、防老、补强助剂是多种化学物质,它们通过不同的机理和方式改善橡胶的性能和加工过程。
这些助剂在橡胶工业中应用广泛,可以提高橡胶制品的质量和使用寿命,并且可以降低生产成本。
在硫化过程中,促进剂可使橡胶的硫化反应发生很大的变化。
在促进剂存在的情况下,降低了硫环的断裂活化能,由于促进剂本身的裂解,增加了体系中的自由基或离子的浓度,加速了硫化链反应的引发和链增长反应,提高了硫化反应速度,与次同时,也改善了硫化胶的结构和性能。
噻唑类促进剂的反应机理。
1. 巯基苯并噻唑即促进剂M在硫化过程中本身可发生还原反应,当体系有过氧化物存在时,会消耗过氧化物。
所以过氧化物硫化是不能用M或能分解出M的酸性促进剂。
促进剂M参与硫化反应时会分解出自由基。
有硫元素存在时,经过综合反应产生HS化合物及多S自由基可引发硫黄硫化时的链增长作用。
在有硬脂酸与氧化锌存在的情况下则产生离子反应,生成多硫配位络合物,这种络合物是一种强硫化剂它是橡胶大分子的接枝化合物,促使橡胶大分子产生交联。
2. 促进剂DM二硫化二苯并噻唑在无ZNO存在的条件下发生对称结构的分裂分解出并苯噻唑自由基、多硫自由基及促进剂M它们都能参与硫化反应。
生存的M发挥了M的促进硫化功能。
在有活性剂氧化锌与硬脂酸存在的情况下它的作用与M相同,DM与硫黄一起硫化时,还分解出双基活性硫或多基活性硫可使橡胶分子进行交联。
3. 次磺酰胺类促进剂,在无氧化锌存在的情况下首先与硫黄反应生成促进剂的聚合多硫化物,从而产生可硫化的大分子多硫自由基与橡胶分子进行交联。
这需多硫自由基同时起到相互抑制的作用,从而延长了焦烧。
对大多数次磺酰胺类促进剂来说,其用量越多焦烧越长。
在反应过程中分解出促进剂M,M又与次磺酰胺反应形成DM,DM又与硫黄反应生成M,生成的促进剂M在反应中对次磺酰胺发生自动催化作用。
加速了次磺酰胺的的分解,使交联反应加快,诱导期缩短,这一点对迟效性是不利的,加入防焦剂的原理就是让促进剂M与防焦剂反应将其消耗一部份,来延长焦烧时间。
次黄酰胺类促进剂具有一定的焦烧时间它的主要原因是1.在分解时分出促进剂DM、M与它本身三种促进剂的健能不同,在相同的硫化条件下分裂出自由基的速度依次不同,表现出一定的迟效性。
硫化剂和硫化助剂一.硫化剂硫磺元素符号:S性质:黄色固体。
有结晶形和无定形两种。
结晶形硫磺主要有两种同素异形体:在95.6℃以下稳定的是斜方硫,相对密度,熔点12.8℃,折射率。
不溶于水,稍熔于乙醇和乙醚,熔于二硫化碳、四氯化碳和苯。
无定形硫主要有弹性硫,是将熔融硫迅速注入冷水中而得,不稳定,可很快转变成a-硫。
熔融硫在444.6℃沸腾,能燃烧,着火点363℃。
在橡胶工业中使用的硫磺有硫磺粉、不熔性硫磺、胶体硫磺、沉淀硫磺、升华硫磺、脱酸硫磺和不结晶硫磺等。
硫磺粉由硫铁矿煅烧、熔融冷却结晶而制成的硫磺快,再经粉碎、筛选而得。
淡黄色粉末。
易燃,熔点114~118℃,相对密度~,纯度≥%,铁≤%,pH值≥,加热失重≤%,100目筛全过。
硫磺粉为橡胶最主要的硫化剂。
酸会迟延硫化,故硫磺不含应含酸。
在胶料中的溶解度随胶种而异。
室温下较易溶于天然橡胶、丁苯橡胶,较难溶于有规立构丁二烯橡胶及丁腈胶。
对大多数胶料而言,有非常大的正溶解度系数,即随着温度升高,硫磺的溶解度增大。
某些促进剂如促进剂M会增加喷硫现象。
为了防止未硫化橡胶的喷硫,硫磺宜在低温下混入。
在加硫磺之前加入软化剂,掺入再生胶、槽法炭黑或以硒代替部分硫磺,均能减少喷硫现象。
采用不溶性硫磺也是消除喷硫的主要方法。
在软质橡胶中,用量一般为~份。
在硬质橡胶时使用量为25~40份。
二.秋兰姆类促进剂这是一类相当重要的促进剂,它包括一硫化秋兰姆、二硫化秋兰姆和多硫化秋兰姆。
二硫化秋兰姆可用二硫化氨基甲酸钠经氧化制备,若使二硫化物脱去一个硫原子既得一硫化秋兰姆。
二硫化秋兰姆和多硫化秋兰姆因在标准硫化温度下释出活性硫,亦可作为硫化剂,使胶料不加硫磺即可进行硫化,此既所谓“无游离硫硫化”,通常成为“无硫硫化”。
采用秋兰姆类作为硫化剂的配合,也成为“无硫配合”。
作为促进剂,这类物质的活性介于二硫化氨基甲酸盐和噻唑类促进剂之间,但仍属超促进剂。
胶料的硫化温度一般不要远高于125~135℃以上,以便得到比较宽广的硫化平坦性,减少过硫危险。
常用橡胶配合剂分类与作用橡胶配合剂是指在橡胶加工过程中加入的各种辅助材料,用以改善橡胶的加工性能、物理性能和化学性能。
根据不同的作用机理和作用方式,橡胶配合剂可以分为增效剂、硫化剂、活性剂、助剂和填料等。
1. 增效剂增效剂是指能够提高橡胶加工过程中加工性能和物理性能的配合剂。
常见的增效剂有增塑剂、塑化剂、软化剂等。
增效剂可以提高橡胶的可加工性、抗老化性能、耐热性和耐寒性等,使橡胶制品具有更好的柔韧性和拉伸性。
2. 硫化剂硫化剂是指能够促进橡胶硫化反应的配合剂。
硫化是橡胶加工中最重要的一步,通过硫化反应可以使橡胶分子间形成交联结构,提高橡胶的强度、弹性和耐热性。
常见的硫化剂有硫醚、四元硫化钼、二元硫化锌等。
3. 活性剂活性剂是指能够提高橡胶中活性物质反应性能和反应速度的配合剂。
活性剂能够改善橡胶的交联速度和层间结合能力,提高橡胶制品的硫化效果。
常见的活性剂有二硫化碳、氯化石蜡、过氧化物等。
4. 助剂助剂是指在橡胶加工过程中用于改善特定性能、提高工艺性能和降低生产成本的配合剂。
常见的助剂有防腐剂、抗氧剂、消光剂等。
助剂可以改善橡胶的耐候性、耐热性、抗裂性和耐疲劳性等,同时还能够提高橡胶的加工性能和生产效率。
5. 填料填料是指用于增加橡胶制品体积和改善橡胶物理性能的配合剂。
常见的填料有炭黑、硫酸钡、沉淀石等。
填料可以提高橡胶制品的硬度、强度和耐磨性,改善橡胶的防水性和防油性,并降低橡胶制品的成本。
除了以上几种常见的橡胶配合剂,还有一些特殊功能的配合剂,如加工助剂、润滑剂、消泡剂、杀菌剂等,它们各有特定的作用和用途。
橡胶配合剂的选择和配比是橡胶加工过程中非常重要的一步,不同种类的配合剂可以根据橡胶的需求有选择地使用,以达到最佳的加工效果和产品性能。
常用5类橡胶硫化剂简介虽然橡胶具有很多优良性能,但生胶本身仍存在着很多缺点,单纯使用生胶不能制得满足各种使用要求的橡胶制品。
各种橡胶必须加入适量的有关配合剂,才能制成有实用价值的橡胶制品。
这除了是工艺上的需要外,还因加入配合剂后可改善橡胶的性能,使之满足相应的使用要求,降低橡胶制品的成本。
橡胶配合剂的材料种类很多,在橡胶中的作用也很复杂。
根据配合剂在橡胶中的主要作用,又可分为硫化剂、硫化促进剂、防老剂、软化剂、补强剂、填充剂、着色剂以及特殊用途的配合剂。
硫化剂是配合剂中比较重要的一种,现就市场上常用硫化剂做一重点介绍。
硫化剂能在一定条件下使橡胶发生硫化的物质统称为硫化剂,所谓硫化是使橡胶线性分子结构通过硫化剂的"架桥"而变成立体网状机构,从而使橡胶的机械物理性能得到明显的改善。
1、硫磺:黄色固体物质,广泛应用于天然橡胶及部分合成橡胶中。
常用的硫磺有硫磺粉、升华硫磺(又称硫磺华)和沉淀硫磺三种。
硫磺不溶于水,稍溶于乙醇和乙醚,溶于二硫化碳和四氯化碳。
它的特点是硫化橡皮耐热性低、强度高、对铜线有腐蚀作用,适用于天然橡胶和某些合成橡胶。
在电线电缆橡皮配方中,硫磺用量大约在0.2份到5份之间,但由于促进剂的加入,可使硫磺用量相应减少。
2、金属氧化物:金属氧化物主要用于氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯等的硫化剂。
常用的有氧化锌、氧化镁、氧化铅、四氧化三铅等。
氧化锌比重为5.6,是一种白色粉末,无毒、无味。
氧化锌在橡胶中应用比较广泛,在通用型氯丁橡胶中常与氧化镁并用作为主硫化剂。
在天然橡胶及其他烯烃橡胶中它可作为促进剂的活化剂。
除此之外它还兼有补强作用。
在耐日光老化的橡皮中起屏蔽紫外线的作用。
氧化锌在天然橡胶和丁基橡胶中用量为5~10份,在氯丁橡胶中与氧化镁并用一般用量为5份。
氧化镁氧化镁在氯丁橡胶中作为副硫化剂使用,混炼时能防止氯丁橡胶先期硫化。
本品能提高氯丁橡胶的抗拉强度、定伸强度和硬度。
能中和卤化橡胶等在硫化期间或在其他氧化条件下所产生的少量硫化氢。
助剂是橡胶工业的重要原料,用量虽小,作用却甚大,聚氨酯弹性体从合成到加工应用都离不开助剂,按所起作用的不同,可分合成体系、改性及操作体系、硫化体系及防护体系四类助剂。
1 合成助剂1.1 催化剂及阻聚剂在聚氨酯弹性体的合成中,为了加快主反应的速度,往往需要加入催化剂,常用的催化剂有叔胺和有机锡两类,叔胺类有三乙烯二胺、三乙胺、三甲基苄胺、二甲基乙醇胺、吗啡啉等,其中以三乙烯二胺最重要;有机锡类有辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡等。
此外,还有有机汞、铜、铅和铁类,以有机铅、汞最为重要,如辛酸铅和乙酸苯汞等。
有机二元酸,如己二酸、壬二酸可作为聚醚型聚氨酯浇注橡胶的催化剂。
胺类催化剂多用于泡沫配方中的成泡反应,在聚醚体系中,胺和锡类催化剂并用可获得最佳的泡孔结构。
有机锡类催化剂通常催化HO和NCO反应过程,可避免OH的副反应,该类催化剂除提高总的反应速率外,还能使高分子质量多元醇与低分子质量多元醇的反应活性趋于一致,从而使制得的预聚物具有较窄的分子质量分布和较低的粘度。
使用催化剂对弹性体最终制品的性能是有不良影响的,主要影响高温性能和耐水解性。
阻聚剂以酸类、酰氯类使用较多,酸类使用最多的氯化氢气体,酰氯类有苯甲酰氯、己二酰氯等。
1.2 扩链剂和扩链交联剂在聚氨酯弹性体的合成中,扩链剂是指链增长反应必不可少的二元醇类和二元胺类化合物;而扩链交联剂指的是既参与链增长反应,又能在链节间形成交联点的化合物,如三元醇和四元醇类、烯丙基醚二醇等。
浇注型聚氨酯弹性体除烯丙基醚二醇不适用外,其他扩链或扩链交联剂都可以使用,热塑性聚氨酯弹性体仅使用二醇类;混炼型聚氨酯弹性体既可使用二醇也可用烯丙基醚二醇类。
一般低分子质量的脂肪族二元醇和芳香族二元醇都可以作为扩链剂,脂肪族二元醇有乙二醇、丁二醇和己二醇等,其中最重要的是1,4-丁二醇(BDO),在制备热塑性聚氨酯时用得最多,它不仅起扩链作用,还可调整制品硬度。
在芳香族二元醇中,较重要的是对苯二酚二羟乙基醚(HQEE),其结构式是:它能提高聚氨酯弹性体的刚性和热稳定性;另一种芳族二醇是间苯二酚二羟乙基醚(HER),它能最大限度地维持弹性体的持久性、弹性和可塑性,而同时又可将收缩率限制到最小。
乳胶硫化基本配方简介乳胶硫化是一种常见的橡胶加工技术,适用于生产各种橡胶制品。
本文将详细介绍乳胶硫化的基本配方及相关知识。
乳胶硫化的原理乳胶硫化是指将液态乳胶中的胶粒硫化成固态橡胶的过程。
通过加入一定配方中的硫化剂和促进剂,经加热处理,使乳胶中的胶粒发生交联反应,形成网络结构,最终形成固态橡胶制品。
乳胶硫化基本配方乳胶硫化的基本配方包括以下主要成分:1. 橡胶乳胶橡胶乳胶是乳胶硫化的基础,主要使用天然橡胶乳胶或合成橡胶乳胶。
橡胶乳胶应具有一定的粘度和稳定性,以确保乳胶能够在加工过程中稳定地涂布在基材上。
2. 硫化剂硫化剂是乳胶硫化的关键成分,用于促进乳胶中的橡胶分子交联反应。
常用的硫化剂有硫醇类化合物、过氧化物类化合物和亚硝酸盐等。
硫化剂的选择应根据橡胶类型和硫化反应的要求进行。
3. 促进剂促进剂是加速硫化反应的辅助成分,可提高硫化速度和交联程度。
常用的促进剂有硫酰胺类化合物、硫咪唑类化合物等。
不同的促进剂有着不同的硫化活性和适用范围。
4. 硫化助剂硫化助剂用于调整硫化反应的速率和温度,常用的硫化助剂有硫化活性剂、缓化剂等。
硫化助剂的添加可使硫化反应更加均匀和稳定。
5. 稳定剂稳定剂用于提高乳胶的稳定性,抑制氧化反应和微生物生长。
常用的稳定剂有抗氧剂、杀菌剂等。
稳定剂的选择应根据乳胶的使用环境和保质期要求进行。
6. 其他添加剂根据橡胶制品的具体要求,还可以添加其他辅助剂或填料,如着色剂、加工助剂和增强剂等。
这些添加剂可以改善橡胶制品的物理性能和外观效果。
乳胶硫化的操作步骤乳胶硫化的操作步骤包括以下几个主要过程:1. 配料按照配方比例准确称取所需的橡胶乳胶、硫化剂、促进剂、硫化助剂和稳定剂等。
将配料放入混合容器中。
2. 搅拌启动搅拌机,将搅拌刀或搅拌器插入混合容器中,进行搅拌操作。
搅拌时间和速度应根据具体配方和设备要求来确定。
3. 加热将混合容器置于加热设备中,逐渐升温至硫化温度。
硫化温度根据具体橡胶类型和配方要求来确定,一般在50℃-200℃之间。