硫化促进剂的作用机理
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橡胶未硫化以前,单个分子间没有产生交联,因此缺乏良好的物理机械性能,实用价值不大。
当橡胶配以硫化剂经过硫化(交联)以后,由于立体结构的形式从而使性能大大改善,尤其是橡胶的定伸强度、弹性、硬度、拉伸强度等一系列物理机械性能都会大幅度提高,成为具有宝贵作用价值的硫化胶。
橡胶的硫化就是通过橡胶分子间的化学交联作用将基本上呈塑性的生胶转化成弹性的和尺寸稳定的产品,硫化后的橡胶的物性稳定,使用温度范围扩大。
“硫化过程(Curing)”一词在整个橡胶工业中普遍使用,在橡胶化学中占有重要地位。
橡胶分子链间的硫化(交联)反应能力取决于其结构。
不饱和的二烯类橡胶(如天然橡胶、丁苯橡胶和丁腈橡胶等)分子链中含有不饱和双键,可与硫黄、酚醛树脂、有机过氧化物等通过取代或加成反应形成分子间的交联。
饱和橡胶一般用具有一定能量的自由基(如有机过氧化物)和高能辐射等进行交联。
含有特别官能团的橡胶(如氯磺化聚乙烯等),则通过各种官能团与既定物质的特定反应形成交联,如橡胶中的亚磺酰胺基通过与金属氧化物、胺类反应而进行交联。
不同类型的橡胶与各种交联剂反应生成的交联键结构各不相同,硫化胶性能也各有不同。
第①种是使用硫黄或硫给予体作交联剂的情况,生成的可以是单硫键(x=1)、双硫键(x=2)和多硫键(x=3~8);第②种是使用树脂交联和肟交联的情况;第③种是使用过氧化物交联的过氧化物硫化和利用辐射交联的辐射硫化的情况,生成碳-碳键。
多数的通用橡胶采用硫黄或硫给予体硫化,即在生胶中加入硫黄或硫给予体以及缩短硫化时间的促进剂和保证硫黄交联效率的氧化锌和硬脂酸组成的活性剂。
在实际中通常按硫黄用量及其与促进剂的配比情况划分成以下几种典型的硫化体系:①普通硫磺硫化体系由常用硫黄量(>1.5份)和常用促进剂量配合组成。
使用这种硫化体系能使硫化胶形成较多的多硫键,和少量的低硫键(单硫键和双硫键)。
硫化胶的拉伸强度较高,耐疲劳性好。
缺点是耐热和耐老化性能较差。
促进剂DM性质:该品为白色粉末,加热至200℃即升华,常温时能用明火点燃,难溶于乙醚、芳香烃等。
用途:主要用于子午线轮胎中,一是作为补强树脂的固化剂,提高橡胶制品的硬度;二是与间苯二酚等助剂一起构成粘合体系,对橡胶与纤维的粘合起着重要作用。
包装:用内衬塑料袋的编织袋包装,每袋净重20kg。
促进剂贮存:贮存于室内,干燥通风,防高温、防火,贮存期为半年。
超过贮存期,经检验合格的仍可使用。
分类促进剂品种繁杂,很难进行统一分类,本文按照各种胶黏剂适用的促进剂进行分类。
⑴环氧树脂用促进剂a,脂肪胺促进剂:DMP-30,EP-184,三乙醇胺等b,酸酐促进剂:BDMA,CT-152x,DBU等c,聚醚胺催化剂:EP-184,399等d,潜伏型催化剂:K-61B,CT-152X等⑵聚氨酯胶黏剂用促进剂a,胺类促进剂:三乙烯二胺,A-1,A-33,DC-829等b,锡类促进剂:二月桂酸二丁基锡,辛酸亚锡,CT-E229等⑶酚醛树脂胶黏剂用促进剂(氯化亚锡、三氯化铁、对氯代苯甲酸、促进剂M)。
⑷不饱和聚酯树脂胶黏剂用促进剂(环烷酸钴、异辛酸钴、异辛酸锌、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、磷酸钒等)。
⑸快固丙烯酸酯结构胶黏剂用促进剂(NA一22、四甲基硫脲、乙酰丙酮钒、乙酰丙酮、三苯基膦、正丁醛-苯胺缩合物808、苄基二甲胺)。
⑹厌氧胶用促进剂(N,N-二甲基对甲基苯胺、三乙胺、氢喹啉、8-羟基喹啉、糖精、二茂铁、三乙酰丙酮铝)。
⑺橡胶及橡胶型胶黏剂用促进剂(促进剂D、DETU、DPG、M、TMTD、BZ、PZ、ZDC、CZ)。
作用分类机理及影响:硫化促进剂简称促进剂。
能促进硫化作用的物质。
可缩短橡胶的硫化时间或降低硫化温度,减少硫化剂用量及提高橡胶的物理机械性能等。
可分为无机促进剂与有机促进剂两大类。
无机促进剂中,除氧化锌、氧化镁、氧化铅等少量使用外,其余主要用作助促进剂。
使用的大都是有机促进剂。
种类繁多。
四甲基一硫化秋兰姆
四甲基一硫化秋兰姆是一种有机硫化合物, 化学式为
(S(CH3)2C6H4)4, 通常缩写为TMTD。
它是一种白色至淡黄色的粉末
状固体, 溶于烷烃、苯和二硫化碳等有机溶剂中。
四甲基一硫化秋
兰姆具有加速橡胶硫化的作用, 可以被广泛用于橡胶工业中。
四甲基一硫化秋兰姆的主要用途是作为橡胶加速剂。
由于四甲
基一硫化秋兰姆的结构中包含了四个甲基基团, 使得它可以作为橡
胶硫化反应中的硫化促进剂。
通常用于加速天然橡胶、丁基橡胶和
氯丁橡胶的硫化反应, 还可以用于加速硫化但迪尔以及其他合成橡胶。
四甲基一硫化秋兰姆具有许多优异的特性。
首先, 它可以使橡
胶硫化速度加快, 减少硫化时间, 这种加速效果尤其明显在高温和
低温条件下。
其次, 四甲基一硫化秋兰姆可以提高硫化后橡胶的耐
热性、耐氧化性、耐寒性和老化稳定性, 从而延长橡胶的使用寿命。
此外, 它对橡胶的物理性能也具有较好的影响, 可增强橡胶的强度、硬度、韧性和弹性, 改善橡胶的流动性。
使用四甲基一硫化秋兰姆作为橡胶加速剂时需要注意安全性问题, 在使用和储存时应当遵循相关规定。
对人体的直接接触可能引
起呼吸系统和皮肤刺激, 应尽量减少直接接触。
在储存和使用时,
应避免接触火源和氧化剂, 并保持干燥和通风良好的环境, 以防止
爆炸和火灾等意外事故的发生。
四甲基一硫化秋兰姆作为一种重要的橡胶加速剂, 具有众多的优异特性, 广泛应用于橡胶工业。
但在使用过程中也需要注意相关安全规定, 保证人体安全和生产环境的安全。
1. 促进剂DM (120-78-5)为合成橡胶、天然橡胶、再生胶的通用促进剂。
性质和用途与促进剂M基本相似,但硫化温度较高,有显著的后效性,不会早期硫化,操作安全。
2.本品单独使用时硫化速度较慢,通常都与二硫代氨基甲酸盐、秋兰姆、醛胺类、胍类促进剂并用。
3.在氯丁胶中加入本品,会有增塑效应。
可作氯丁胶,尤其是G型氯丁胶的抗焦烧剂。
使用该产品的硫化胶耐老化性能优良,但因为有苦味,所以不适用于与食品接触的橡胶制品。
但可用于制造轮胎、胶带、胶管、胶鞋以及一般工业制品。
4.是目前常用的硫化促进剂之一,广泛用于轮胎、软管、橡胶垫、防水布、艳色的橡胶帛品、胶管、电线、电缆、胶鞋等非食品应用的橡胶制品。
该品毒性小,但能刺激粘膜和皮肤。
促进剂DM (120-78-5)的性状:1.在苯中重结晶的产品为浅黄针状晶体,商品为浅黄或土黄;2.熔点179~180℃,相对密度1.45~1.50,闪点271℃,水溶性<0.01g/100mL(21℃);3.室温下微溶于苯、甲苯、四氯化碳、二氯甲烷、丙酮、乙醇、乙醚等,不溶于水、醋酸乙酯、汽油及碱液;4.毒性很小,遇明火可燃烧,呈粉尘时有爆炸危险。
橡胶硫化促进剂TMTD化学名称为二硫化四甲基秋兰姆指标名称一级品合格品1.外观:白色至浅灰色粉末2.初熔点,℃≥ 142.0 140.03.加热减量%,≤0.40 0.504.灰色%,≤ 0.30 0.405.筛余物%,≤ 0.10 0.10性状:白色至浅灰白色粉末,相对密度为1.29。
能溶于苯、丙酮、氯仿、二硫化碳,微溶于乙醇、乙醚、四氯化碳,不溶于水、汽油或稀碱。
与水共热生成二甲胺和二硫化碳,对呼吸道与皮肤有刺激作用。
用途:橡胶工业中用作超硫化促进剂,常与噻唑类促进剂并用,也可与其它促进剂并用作为连续胶料的促进剂。
因在100℃以上即缓缓分解析出游离硫,故可作硫化剂。
制品的老化性和耐热性极好。
适用于天然胶、合成胶。
主要用于制造轮胎、内胎、胶鞋、电缆等工业制品。
硫化橡胶配方的基本组成及各组分的主要作
用。
硫化橡胶配方的基本组成包括:橡胶、填充剂、增塑剂、抗老剂、促进剂、加工助剂和硫化剂七个部分。
各组分的主要作用如下:
1.橡胶:是硫化橡胶的主要成分,通过调整橡胶品种和配比,可
实现不同硫化橡胶材料的性能和用途。
2.填充剂:可以减少硫化橡胶的成本,并增强其性能,如强度、
耐磨性、耐氧化性等。
常见的填充剂有二氧化硅、碳黑、滑石粉等。
3.增塑剂:主要是为了改善硫化橡胶的可塑性、柔韧性和耐寒性,常用的增塑剂包括酯类、硫醚类、氯化石蜡等。
4.抗老剂:可延长硫化橡胶的使用寿命和提高其耐温性能。
常用
的抗老剂有胺类、酚类、硫代羧酸类等。
5.促进剂:可加速橡胶的硫化反应,提高硫化速度和效率。
常见
的促进剂包括硫化酰胺类、硫代酚等。
6.加工助剂:可提高硫化橡胶的加工性能,并降低生产成本。
常见的加工助剂有石墨、过氧化物等。
7.硫化剂:可引起橡胶链条中两个临近分子的化合,形成交联结构,从而提高硫化橡胶的强度和弹性等性能。
常用的硫化剂有硫磺和硫醇酸等。
综上所述,硫化橡胶配方的不同组分在其制备中起到了不同的作用,通过合理的配比和添加剂种类的选择,可制备出适用不同领域和用途的硫化橡胶材料,应用广泛。
橡胶促进剂tmtd 结构式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述橡胶促进剂TMTD(化学名为四甲基二硫化二胺)是一种常用的橡胶助剂,被广泛用于橡胶工业中。
TMTD作为一种硫化促进剂,可以加速橡胶的硫化反应,提高橡胶制品的硫化速度和硫化程度。
这使得TMTD在橡胶工业中具有重要的应用价值。
TMTD的化学结构特点是由两个甲基基团和两个胺官能团组成,形成一个四元环结构。
这种结构使得TMTD具有良好的溶解性和反应性,可以在橡胶中迅速分散和反应,从而提高硫化反应的效率。
此外,TMTD还具有良好的热稳定性和耐氧化性,在橡胶制品的使用过程中不易分解或失去活性,可以有效延长制品的寿命。
TMTD广泛应用于橡胶制品的生产中,如轮胎、密封圈、橡胶管、橡胶板等。
它可以提高橡胶制品的硫化速度和硫化程度,增强橡胶制品的物理性能和耐热性能。
同时,TMTD还可以提高橡胶的加工性能,促进橡胶在混炼、挤压和压延等加工工艺中的流动性和成型性,提高生产效率。
因此,TMTD广泛被橡胶制品生产企业采用,对于提升橡胶制品质量、改进生产工艺具有重要作用。
然而,尽管TMTD在橡胶工业中具有广泛的应用前景,但同时也存在一些局限性和挑战。
一方面,TMTD的臭味和有毒性对人体健康和环境造成一定的风险。
另一方面,TMTD的价格相对较高,可能增加橡胶制品的生产成本。
未来的发展方向应该是寻找替代品或改进合成工艺,以提高TMTD在橡胶工业中的可持续性和环境友好性。
综上所述,橡胶促进剂TMTD是一种重要的橡胶助剂,具有良好的硫化促进效果和加工性能提升作用。
尽管存在一些挑战和局限性,但随着技术的不断进步和环保意识的提高,TMTD在橡胶工业中的应用前景仍然十分广阔。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写:文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分对橡胶促进剂TMTD 进行了概述,并明确了文章的目的。
正文部分主要包括TMTD的化学结构和应用领域两个方面的内容。
促进剂DPTT(Dipentamethylenethiuram tetrasulfide)是一种常用的硫化促进剂,常用于橡胶工业中。
DPTT在橡胶制品的硫化过程中起到加速反应速度和提高硫化效果的作用。
根据不同地区和行业标准的要求,DPTT的质量和纯度可能会有所不同。
然而,以下是一些常见的DPTT的技术要求和标准:
1. 外观:DPTT一般以浅黄色至棕色粉末形式存在,无异物和杂质。
2. 含量:DPTT的含量通常以百分比表示,一般在95%以上。
具体的要求可以根据企业内部标准或相关行业国家标准确定。
3. 熔点:DPTT的熔点通常在128-132°C之间。
这是指在加热的条件下,DPTT开始熔化的温度。
4. 挥发物:按照标准,DPTT的挥发物含量应低于1%或其他特定的数值。
5. 水分含量:DPTT的水分含量通常需要低于0.5%或其他特
定的数值。
需要注意的是,具体的DPTT技术要求和标准可能会因地区和行业而异。
建议在使用DPTT时参考相关国家或地区的标准、行业标准或企业内部标准,以确保产品的质量和性能达到要求。
橡胶硫化促进剂命名规则促进剂是一种能够提高硫黄及其它硫化剂的硫化速度、交联程度的配合剂。
它的主要作用是加快硫化速度,缩短硫化时间、改善胶料物理机械性能、减少硫黄用量,避免硫黄喷霜。
促进剂的种类繁多,主要有八大类:二硫代氨基甲酸盐类、秋兰姆类、噻唑类、次磺酰胺类、胍类、硫脲类、黄原酸盐类、醛胺类。
由于促进剂中文名称较长,行业内对于不同种类促进剂的叫法一般是英文代称,如利源新材料公司也开始生产的产品ZBEC、TBzTD、DPTT、ZDEC、ZDMC、ZDBC等,下面我主要介绍秋兰姆类和二硫代氨基甲酸盐类橡胶硫化促进剂不同品种的命名。
化学基团简称甲基乙基丙基丁基戊基己基庚基辛基壬基癸基苄基methyl ethyl propyl butyl pentyl hexyl heptyl octyl nonyl decyl Benzyl数字是希腊前缀一二三四五六七八九十mono-di-Tri-tetra-pent-hexa-hept-O cta-enne-deca-例秋兰姆类:中文全称:二硫化四苄基秋兰姆中文又称:四苄基秋兰姆二硫化物英文全称:T etra B en z yl T hiuram D i sulfide产品简称:TBzTD例二硫代氨基甲酸盐类:中文全称:二苄基二硫代氨基甲酸锌中文又称:锌盐二苄基二硫代氨基甲酸盐英文全称:Z inc di Be nzyl di thio c arbamate产品简称:ZBEC一、秋兰姆类其他秋兰姆类品种命名规则相同,不再一一列出。
二、二硫代氨基甲酸盐类其他二硫代氨基甲酸盐类品种命名规则相同,不再一一列出。
促进剂行业内做的品种多的企业内,对于几十个品种的促进剂的名称、性质、指标很熟悉是一门必修课,也需要一定的应用化学基础英语的基础和技巧。
同时对于入职时间不长的员工进行知其所以然的培训,会对我们的产品有更深入的认识,希望我的以上内容能让新材料公司的员工有学习上的帮助。
河南连连利源新材料有限公司黄勇。
硫化剂生产硫化剂的定义和分类硫化剂是指能够促使硫化反应发生的物质,用于促进橡胶、塑料、橡胶粘合剂等聚合物材料的硫化交联反应。
根据其成分和作用机理的不同,硫化剂可以分为有机硫化剂和无机硫化剂。
有机硫化剂有机硫化剂主要由含硫的有机化合物构成,如硫代硫酸酯类、硫氨酚类和二硫化物等。
有机硫化剂具有活性高、硫化速度快、适用范围广等特点,常用于轮胎、胶鞋、橡胶管等橡胶制品的硫化加工。
无机硫化剂无机硫化剂主要由硫化锭、硫化铅、硫化亚砜等无机化合物构成。
无机硫化剂具有稳定性好、硫化性能可控、降低生产成本等优点,广泛应用于橡胶制品、塑料制品等行业。
硫化剂生产的原料和工艺硫化剂生产是一个复杂的工艺过程,涉及多种原料和反应步骤。
原料硫化剂生产的主要原料包括硫磺、有机化合物、金属氧化物等。
硫磺硫磺是硫化剂生产的主要原料之一,可以通过矿石炼制、脱硫等工艺获得。
有机化合物有机硫化剂的制备需要一定的有机化合物作为原料,常见的有机硫化剂原料有二硫化碳、硫代硫酸酯等。
金属氧化物无机硫化剂的制备需要金属氧化物作为催化剂,如硫化锭制备过程中常用的氧化锭作为原料。
工艺过程硫化剂生产的工艺过程通常包括反应、分离、干燥等步骤。
反应硫磺和有机化合物经过一系列的反应步骤,生成含硫的化合物,这些化合物是硫化剂的主要成分。
分离反应产物中含有未反应的原料、副产物等杂质,需要进行分离操作,以获得纯净的硫化剂。
干燥分离得到的硫化剂还含有一定的水分,需要通过干燥操作,降低水分含量,提高硫化剂的纯度。
硫化剂生产的设备和工艺控制硫化剂生产需要借助一定的设备和工艺控制手段,以实现高效、稳定的生产过程。
设备硫化剂生产的设备主要包括反应釜、分离器、干燥器等。
其中,反应釜是实现硫化反应的核心设备,分离器和干燥器则用于分离和去除反应产物中的杂质。
工艺控制硫化剂生产的工艺控制包括温度控制、压力控制、反应时间控制等。
这些控制参数的合理调节可以提高硫化剂的质量和产量。
硫化剂的应用领域和前景展望硫化剂在橡胶、塑料等行业具有广泛的应用,为材料的硫化交联提供了必要的条件。
橡胶的硫化、促进、活化、防老、补强助剂概述一、硫化剂1、硫黄,分普通硫黄、不溶性硫黄、胶体硫黄、升华硫黄、脱酸硫黄。
硫黄是主要的硫化剂、酸会延迟硫化,故硫黄不含酸在胶料中的溶解度随胶种而异。
随着温度的升高,硫黄溶解度会增加。
某些促进如;M增加会增加喷硫的现象。
为了防止喷霜一般硫黄是最后低温加入的。
硫黄的用量一般为2—2.5份。
使用不溶性硫黄能避免胶料早期硫化极时喷霜。
2、含硫化合物,如二硫化二吗啡啉、四硫化吗非啉、秋兰姆类促进剂等。
3、过氧化物硫化剂,最典型的如过氧化二异丙苯DCP,在正常条件下贮存稳定,是毒性最低过氧化物之一。
用于天然、合成聚乙烯树脂。
不能硫化丁基橡胶。
用于白色、透明、压缩变型低,极耐热制品。
过氧化物的用量增加,交联密度增加、定伸应力增强、压缩变型改善、耐热性能甚优、抗撕裂性能变差。
二、促进剂橡胶中加入促进剂能促进橡胶与硫化剂之间的反应,提高硫化速度,降低硫化温度,缩短硫化时间,减少硫化剂用量,同时硫化胶的物理机械性能化学性质也得到改善。
A、不同的橡胶采用不同的硫化体系、不同的促进剂类型。
B、促进剂对焦烧性能起着决定性的影响,正确的促进剂选择有助于胶料的混炼、压延、压出及操作安全性。
一般模压硫化需有一定的焦烧时间,而无模硫则不需过长的焦烧时间。
C、促进剂的抗焦烧性能与其临界温度有关,超过临界温度促进剂迅速活化,多种促进剂的配合使用时,有些促进剂会受到抑制,有些促进剂在临界温度下也会出现较大的活性。
D、促进剂的搭配应使胶料具有宽广的硫化平坦性。
橡胶是热不良导体,胶料表面内部受热情况并不一至,宽广的硫化平坦性是避免过硫,并使制品各部份硫化均匀的保证。
E、促进剂的合理搭配还能改善硫化胶的老化性能,有一定的塑解作用,可改善胶料的加工性能。
缺点,促进剂分散性差、污染性、目前使用的促进剂一般是没有毒的。
促进剂的介绍1、二硫代氨基甲酸盐类,最常用的如PZ适用于要求压缩变型低的丁基橡胶、耐老化性能优良的丁睛橡胶、三元乙丙橡胶。
常用橡胶促进剂简表
1.硫化促进剂:
-名称:硫化铵、硫化钠、硫化钾
-用途:用于橡胶的硫化反应,提高硫化速度和硫化效果。
-特点:可以稳定橡胶的加工性能,提高橡胶的耐热性和耐老化性。
2.活化剂:
-名称:锌二乙二醇酸酯(ZBEC)、锌二乙二胺、锌黄等
-用途:用于橡胶的硫化反应,增强硫化系统的活性,提高硫化速度和硫化效果。
-特点:活化剂具有活性高、硫化速度快、硫化效果好的特点,能够在较低的硫化温度下实现快速硫化。
3.负荷助剂:
-名称:石墨、碳黑、活性填料等
-用途:提高橡胶的强度、硬度和耐磨性,改善橡胶的物理特性。
-特点:负荷助剂可增加橡胶的骨架强度,强化橡胶的物理特性,提高橡胶制品的性能。
4.助焦剂:
-名称:活性氧化锌、氧化锌等
-用途:在硫化反应中起催化作用,促进硫化的进行。
-特点:助焦剂具有加速硫化反应、降低硫化温度、改善硫化效果的
特点,能够提高橡胶的硫化速度和硫化效率。
除了以上列举的常用橡胶促进剂,还有其他促进剂如抗氧剂、稳定剂、防霉剂等。
总的来说,常用橡胶促进剂能够提高橡胶的硫化速度和硫化效果,增
强橡胶的物理特性和耐热性,改善橡胶制品的性能。
这些促进剂在橡胶工
业中起着重要的作用,为橡胶制品的生产和应用提供了技术支持。
硫化促进剂M中文名称:硫化促进剂M【英文名称】(vulcanization) accelrator M;2-mercaptobenzothiazole【结构或分子式】【相对分子量或原子量】167.25【密度】1.42(20℃)【熔点(℃)】180.2~181.7(工业品170~175℃)【溶解情况】不溶于水和汽油,25℃溶解度:乙醇2.0、乙醚1.0、丙酮10.0、苯1.0、四氯化碳<0.2、石油醚<0.5,也溶于冰醋酸、氨水、碱和碳酸钠溶液。
【用途】是天然橡胶的中速促进剂,兼有增塑剂的功效。
可单独使用或与其他促进剂并用,适用于轮胎、胶鞋、工业用橡胶制品。
因有苦味,不适用于食品工业橡胶制品。
在氯丁橡胶中可作为硫化延缓剂。
【其他】硫化临界温度低,易使胶料引起早期硫化。
其他性质见2-巯基苯并噻唑M促进剂硫化促进剂 MBT (M) 化学名称 2-硫醇基苯骈噻唑 chemical name2-Mercaptobenzothiazole 分子式 C7H5NS2 结构式分子量 167.26 产品标准GB/T11407-2003 指标名称优级品一级品合格品外观(目测) 灰白色或淡黄色粉末初熔点℃, ≥ 173.0 171.0 170.0 灰分%, ≤ 0.30 0.30 0.30 加热减量%, ≤ 0.30 0.40 0.50 筛余物(150um)% ,≤ 0.0 0.10 0.10 性状淡黄色或灰白色粉末,微臭,有苦味,无毒,比重1.42-1.52,熔点170℃以上,易溶于乙酸乙酯、丙酮、氢氧化钠及碳酸钠的稀溶液中,溶于乙醇,不易溶于苯,不溶于水和汽油。
贮存稳定。
用途天然胶与合成胶用促进剂,具有宽广的硫化范围,可单独使用,或与二硫代氨基甲酸盐类、秋兰姆类、胍类和其它碱性促进剂并用。
主要用于制造轮胎、胶带、胶鞋和其他工业橡胶制品。
硫化促进剂的作用机理
橡胶硫化促进剂是能加快硫化速度、降低硫化温度、减少硫化剂用量、并能改善硫化胶的物理机械性能的一类物质的总称,是当今橡胶工业必不可少的基本材料之一,促进剂本身不与橡胶发生直接作用,下面讲述促进剂作为“勤快的有一定献身精神的硫磺搬运工”的发展历史和作用机理:
1839年,固特异发现了橡胶硫磺硫化;
1843年,橡胶硫磺硫化技术正式问世;
20世纪初,硫磺硫化橡胶才被大规模应用于汽车轮胎的生产;
1906年,在实验中偶然发现苯胺具有硫化促进作用;
1908年,申请苯胺作为硫化促进剂的专利;
1910年,为改善苯胺的挥发性和毒性,开发了二苯基硫脲DPTU;
1915年,开始使用烷基黄原酸锌作为促进剂;
1918年,二硫代氨基甲酸盐作为硫化促进剂首次应用于橡胶工业;
1920-1925年,苯并噻唑作为促进剂的专利由意大利人和美国人申请;
1931年,德国拜尔发明了综合性能最好、使用最广泛的促进剂:次磺酰胺;
尽管硫化促进剂的种类繁多,但主要分为无机促进剂和有机促进剂,无机助促进剂主要包括氧化锌、氧化镁等,有机助促进剂主要包括硬脂酸、硬脂酸锌、胺类等;
例如,天然橡胶单独用3质量份硫磺硫化时,硫化时间为5h,并用5质量份ZnO后缩短为4h,在并用1质量份促进剂MBT和1质量份硬脂酸,则只需20-30min即可完成硫化,并且所制得的硫化剂性能大为改善。
各类促进剂都是由不同官能基团组成的,不同基团在橡胶的硫化过程中又发挥不同影响。
促进剂分子结构中含促进基团、活性基团、硫化基团,因为每种促进剂含有不同官能基,其促进活化或硫化特性也产生差异。
促进基团:结构为:R1-S-。
在硫化过程中,促进剂分解出基团起促进作用,噻唑类、秋兰姆类、二硫代氨基甲酸盐类、次磺酰胺类都有这种促进基团;
活性基团:结构为:R2-N-。
促进剂在硫化过程中放出胺基具有活化作用,大部分有机碱(或胺类促进剂)都有硫化促进活性作用,而且许多生物碱具有显著生理活性,如尼古丁(烟碱/1—甲基—2—(3—吡啶基)吡咯烷)、吗啡(吗啡碱)、可待因、海洛因、奎宁(金鸡纳碱)、冰毒(甲基苯丙胺)、摇头丸(亚甲基二氧苯丙胺)、K 粉(氯胺酮)等。
硫化基团:结构为:-S-S-、-S-S n-S-。
在硫化时,硫载体被分解而放出活性原子硫,参与交联反应,硫载体中的含硫基团称为硫化基团。
促进剂的作用机理非常复杂,但是常规认识为:1.促进剂先均裂,生成促进剂自由基,此促进剂自由基可引发硫磺S8开环,并可与之
结合产生多硫自由基;2.上述自由基可引发橡胶分子生成自由基,由于橡胶分子中的α-亚甲基上的氢原子较活泼,因此反应主要发生在此亚甲基上,橡胶大分子链自由基与促进剂多硫自由基结合,生成连接活性多硫侧基的橡胶分子;3.这些橡胶分子多硫侧基可以裂解产生自由基,再与橡胶自由基结合,生成交联键。
在各种促进剂中,有的促进剂只有一种功能,例如MBT只有一种促进功能,而有的促进剂如TMTD具有多种功能,起活化、促进及硫化作用,从而影响硫化特性
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。
在促进剂存在的条件下,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。
秋兰姆类促进剂的作用机理:如新材料公司已生产的TBzTD、DPTT,秋兰姆类促进剂含硫化物量高,属于超速促进剂,单用时可以直接硫化橡胶,这种体系称为无硫体系,也称硫载体或硫给予体;在硫化温度下,含硫的化合物裂解出活性硫,由于硫化物结构不同所含的硫量也不同,在硫化过程中,含硫的化合物首先分裂成自由基,再与橡胶大分子作用,按自由基链反应完成硫化作用。
二硫代氨基甲酸盐类促进剂的作用机理:如新材料公司已生产的ZBEC、ZDEC、ZDMC、ZDBC,属于超超速促进剂,使用二硫代氨基甲酸锌的混炼胶必须包含氧化锌,硬脂酸也会产生产生一些有益的效果,广泛应用于胶乳工业中。
硫化体系,如果没有硫磺,这种促进剂不会
分解,在硫化温度下,含硫的化合物裂解出活性硫、可溶性锌离子,由于硫化物结构不同所含的硫量也不同,在硫化过程中,含硫的化合物首先分裂成自由基,再与橡胶大分子作用,按自由基链反应完成硫化作用。
含胺基促进剂的作用机理:这类促进剂具有中等的促进效果,与含硫促进剂机理不同,属离子型反应,胺类化合物的N-H键,在硫化温度下或其他物质的诱导作用下,很易发生离子不对称分裂,产生离子基,与橡胶大分子产生离子型的链反应,在硫化时,含胺促进剂与元素硫作用,发生氧化还原反应使交联活性增加,另一方面是多硫胺的负离子基可分裂出活性硫,参与橡胶大分子的交联。
硫化促进剂中含有促进基团、活性基团、硫化基团,同样,橡胶的硫化体系包括硫化剂、硫化促进剂和促进活性剂,一般来说橡胶的交联密度主要与橡胶的硫化剂用量多少有关,当然增加含有促进基团的促进剂用量也能以单硫键或双硫键的形式来提高交联密度,一般硫磺硫化体系中的促进剂用量较少,所以决定交联密度的大小的主要还是硫磺的用量。
对于精细化工产品,一般最了解自身产品深入性质及同行业类似产品应用机理的,往往是产品下游应用企业的技术专家,对于专业的系统促进剂选用,橡胶硫化专家会根据应用性质需要来筛选结构基团。
河南连连利源新材料有限公司
黄勇。