功能性橡胶助剂产品的应用技术探讨

暮桥010188

功能性橡胶助剂产品的应用技术探讨
( q1 ]8 y; s5 s0 K! W  E1 m功能性橡胶助剂是指可赋予胶料特殊的物理、化学性能的助剂，一般可分为加工性助剂、增粘剂、补强剂、均匀剂、特种硫化剂、抗硫化返原剂、粘合增进剂、防焦剂等品种。加工助剂是指可改善加工性能，但并不显著影响产品物理性能的助剂，可分为分散剂、润滑剂、均匀剂、隔离剂、脱模剂。
润滑剂：可有效降低胶料粘度，降低能耗，提高混炼效率，方便压延和挤出性能，提高胶料性能，根据与橡胶的相容性可分为内润滑和外润滑剂。传统的产品有硬脂酸、硬脂酸锌，目前行业使用最广泛的是由山西省化工研究所研制的增塑剂A，该分散剂是棕榈酸锌皂，兼具内外润滑功能。另有我所新研制的A256除具有上述功能外还赋予了该类产品更好的抗硫化返原性能和耐热性能。此外，高级脂肪醇、脂肪酸酯、脂肪酰胺、石蜡、聚乙烯蜡或它们的混合物等，我国有众多企业生产类似的产品。
分散剂是指可促进填料在胶料中的分散的助剂，这类产品针对不同填料有不同品种，但主要成分包括润滑剂、塑解剂和表面活性剂等。我国主要有炭黑分散剂、白炭黑分散剂。炭黑分散剂主要有武汉经河的FS-97，青岛昂记的T-78，山西省化工研究所的HY-278等品种。
均匀剂是指可促进不相容的胶种相容的助剂，气密层中氯化丁基胶与天然胶的共混。目前该产品早已成熟，最典型的产品中40MSF、60NS、HF501等品种，我国有北京化工大学、华南理工大学在从事这方面的研究工作，但产品的商业化一直未见报道，山西省化工研究所正在进行研发。
$ I% c+ U' A; I增粘剂：是指可提高胶料粘结性能的助剂。这类产品包括沥青、古马隆树脂  、萜烯树脂、松香及其衍生物、石油树脂和烷基酚醛树脂及其改性品种。其中烷基酚醛树脂的粘性及粘性保持率可达到其他增粘剂的2~3倍， 德国BASF公司的叔丁酚乙炔树脂（koresin）  的性能最好，这类增粘剂是目前应用最广泛的增粘剂，广泛应用于子午线轮胎、胶带、胶辊等领域。山西省化工研究所八五攻关项目中研发并生产烷基酚醛增粘剂的品种主要有辛基酚醛树脂203、叔丁酚醛树脂204。这两个品种是最普遍的，我国主要生产厂家有太原元太、武汉径河。改性叔丁酚醛树脂HY-2006及饱和橡胶增粘树脂HY-209，HY-2006是我们基于204树脂的一种改性产品，具有更好的粘结性能和耐湿热性，用于替代德国koresin树脂，HY-209是专为三元乙丙胶开发的增粘剂。这些树脂的选用要根据混炼温度与胶种的相容性来选用。
补强剂：是指可提高胶料硬度、动态模量的助剂，传统上提高胶料硬度是用加大补强填料（如炭黑）比例来提高硬度，但会带来一系列工艺问题，并损害其他性能，而使用补强树脂提高硬度可避免这些问题。补强剂包括：高苯乙烯树脂、酚醛树脂、妥尔油改性树脂、腰果油改性树脂等品种。高苯乙烯树脂可与橡胶发生共硫化，但价格较高，且耐热性能较差，目前主要用于非着色杂品中。轮胎工业、胶辊工业主要使用酚醛类补强树脂补强，该类补强剂在硫化时与橡胶交联网络形成互穿网络结构（IPN结构），利用酚醛网络的刚性及两个网络互穿叠加达到补强的目的。我国目前生产的品种有山西省化工研究所研发并生产的酚醛树脂（BQ-205），含H补强树脂（BQ-206），妥尔油改性酚醛树脂HY-2001，腰果油改性酚醛补强树脂HY-2000。油改性树脂降低了酚醛树脂的极性，加大了互穿网络密度，更容易分散于橡胶，补强效果更好，通过试验证明HY-2000的增硬效果最好，但焦烧最短。
6 |$ R/ d3 t: }' A! {' U' J特种硫化剂：硫磺是橡胶工业最主要的硫化剂，但对一些特种橡胶和要求特殊性的胶料，使用硫磺硫化就达不到要求，一些新型硫化剂就被开发出来，以下介绍几种特殊硫化剂，一是树脂类硫化剂，这类硫化剂是带活性基团羟甲基和卤素的酚醛树脂，可以硫化各种橡胶，目前主要应用于丁基胶最为普遍，如胶囊、风胎、水胎、胶带、胶塞、丁基胶阻尼材料、胶条等。这些硫化剂交联键是碳-碳键结合，胶料的耐热性、耐热曲挠性能好。这类产品主要有山西省化工研究所研发并生产的叔丁酚醛硫化树脂（101或2402树脂）辛基酚醛硫化树脂HY-2045、溴化对特-烷基酚醛硫化树脂（HY-2055Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，HY-2056）树脂，HY-2055树脂无需添加活化剂，焦烧安全，易操作，易分散，提高了硫化活性，国外品名称SP-1055、SP-1056。二是含有效硫的硫化剂，这类产品含有活性硫，在硫化温度下可引发橡胶交联，交联键以单硫键为主。这类产品有DTDM、已内酰胺二硫化物、烷基酚二硫化物。DTDM可产生 亚硝胺，有致癌的危险，已内酰胺二硫化物价格昂贵，而烷基酚二硫化物（HY-211）具有较高的性价比，是替代DTDM的环保型助剂,HY-211不但能大大提高胶料的强伸性能，而且能有效提高胶料的热氧老化性能，具有较好的抗硫化返原性。该产品由山西省化工研究所研发（HY-211）并已在太原市江宇化工科技发展有限公司投产。三是三聚氰硫氰酸及其盐类，这类产品主要用于硫化丙烯酸酯橡胶、氯醚橡胶、氟橡胶等，目前浙江黄岩东海化工厂在生产，值得注意的是，该类产品在解决橡胶与金属粘结、 或橡胶与塑料相容粘结问题时显示了较好的性能，可以作为粘合促进剂使用，为改善其与橡胶相容性，也有用芳胺类改性的品种。
抗硫化返原剂 ：随着大型工程胎的兴起及减震制品等天然胶厚制品的大量生产，我国抗硫化返原剂逐步形成一定的规模。主要有两类：一类抗硫化返原剂是如山西省化工研究所生产的HY-273，北京橡胶研究所设计院的Z-211，美国AKt73，这类产品是芳香酸锌及脂肪酸锌的优化混合物。其作用机理现尚不清楚，国内多数学者认为是通过诱发单硫键的形成和与硫黄形成高键能的螯合物，阻止多硫键的形成从而达到抗返原目的。第二类补偿性抗返原剂，这类产品主要为双马来酰亚胺。主要品种有山西省化工研究所的HV-268，学名为间苯撑马来酰亚胺，美国富来克斯的PK-900学名为柠糠酰亚胺，这类产品主要通过动态补偿断裂的化学键而起到抗返原作用，属补偿性抗返原机理。PK-900由于富来克斯公司在中国申请了应用专利，且价格较高，因此限制了我们的广泛应用。山西省化工研究所生产的橡胶共交联剂HV-268应用尤为广泛，具主要应用于：   
: J( i) t' d# |4 Na、在三元乙丙胶中的应用，HV-268用作过氧化物交联剂的助交联剂，提高硫化胶的耐热老化性能和提高交联程度，同时，HV-268大大改善了交联键的均匀程度，这就大大降低了压缩永久变形，提高了老化后胶料物理性能保持率。用量为0.75~2份。
/ M3 t5 q+ g0 s& N+ xb、在丁腈胶中应用，浅色补强丁腈胶中，HV-268作助交联剂能显著改善耐热性，降低压缩永久变形。炭黑-丁腈胶中，HV-268也有一定的效果。
8 n+ n  {, I# I) O% Ac.在氯丁胶（CR）中，HV-268可作为主交联剂用，应用于煤矿阻燃输送带、电缆，HV-268可显著提高CR胶料强伸性能、磨耗性能、介电性能、热老化性能，同时HV-268在CR中还可用作防焦剂用，焦烧性能优异，也应用于汽车CR同步带，性能显著。
d.在氯磺化聚乙烯中的应用，用作主交联剂和防焦剂，使胶料具有优异的耐热性能、电性能、耐压缩永久变形，可与多种硫化体系并用。
. o1 e7 T+ U$ O+ Ge.在丁基胶、卤化丁基胶中，HV-268与树脂并用，硫化胶性能优异，硫化速度快，硫化胶耐热性优异和耐挥发性、耐萃取性。
4 h; Z6 H: O! ~0 c' {/ ^. \f.在氯化聚乙烯及氯化聚乙烯与氯丁胶并用中，HV-268可作主交联剂，可显著缩短硫化时间，同时硫化胶性能优异，广泛用于汽车配件中。
g.在天然橡胶中，HV-268+DM（CZ）体系中可以高温快速硫化与硫黄并用，可提高硫化胶耐热氧老化。增强纤维帘线与橡胶的粘合性，粘合保持率优异。
# y9 c1 x1 w9 m8 M$ Lh.在氟胶中、聚氨酯胶、丙烯酸酯胶、硅胶、热塑性弹性体，可作助交联剂改善力学性能和耐热性能。
粘合增进剂：主要用于胶料与基体或骨架的增粘，基体材料主要有铜、铝、钢、纤维、尼龙等，目前最主要使用的是间甲白体系和钴盐体系，在间甲白体系主要解决纤维及镀铜钢丝的粘合，其中的间苯二酚有各种形成，我国使用间苯二酚及其母粒较多，由于间苯二酚的升华性造成操作环境恶劣，喷霜严重，国外已采用间苯二酚聚合物取代。最典型的品种有B-20-S，它是改性的间苯二酚甲醛聚合物，我国已有类似品种如山西省化工研究所的HY-2004和宜兴国立GLR-20。在解决橡胶与钢材的粘合问题时，也可以使用上述介绍的三聚硫酸的钠盐。
1 g. v5 q; V7 |: ^& u 随着我国橡胶工业的发展，我国功能性助剂产品的发展经历了从无到有的历程，基本满足了我国橡胶工业的需求。但目前仍处于初级阶段，随着我国功能性助剂市场的形成，国外知名的生产企业纷纷在我国设厂生产助剂，如美国十拿公司在上海已经投产，德国莱茵公司在青岛设厂，德国郎盛公司在安徽设厂，这些企业凭借其雄厚的技术、资金、管理优势与我们展开了激烈的竞争，我们能不能坚持住，能不能继续发展，我认为只要我们做好自己的工作，努力提高产品质量、改善服务、降低成本，我们一定会随着橡胶工业发展而发展，也希望我国橡胶工业的朋友们鼎立相助，共同创建美好的明天。