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发表于 2009-8-28 15:09:15
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各种硫黄硫化体系
2 H- e9 C2 D. A- n. J: G( v: G2 q- s2 e
一.普通硫黄硫化体系(CV)2 v4 @( V' p# k0 b5 s' q4 w. ^0 _+ M" {. B
, M( @6 a: Q, u- X" \ G普通硫黄硫化体系(Conventional Vulcanization简称CV),是指二烯类橡胶的通常硫黄用量范围的硫化体系。
' _" X& Y* p% M9 l5 j. D
3 u5 t6 Y* _ Y( c9 @对普通硫黄硫化体系(CV),对NR,一般促进剂的用量为0.5~0.6份,硫黄用量为2.5份。
: i& F0 u3 x; ?$ q
3 S; W4 g" T# H: a( ~普通硫黄硫化体系得到的硫化胶网络中70%以上是多硫交联键(—Sx—),具有较高的主链改性。
' E* K6 T9 W( Z+ a
6 V0 |; W- E# {9 o& L特点:硫化胶具有良好的初始疲劳性能,室温条件下具有优良的动静态性能,最大的缺点是不耐热氧老化,硫化胶不能在较高温度下长期使用。% W; p2 k( J) } @
- `* u" C/ |* x% q4 q2 Z! w: D! `5 z二.有效硫化体系(EV)
( T0 G% F- g- s8 }8 I' u0 |% u/ G7 B$ {" ]3 O
一般采取的配合方式有两种:6 C; c( z2 `% h( y }2 p! k* _
2 _- z0 m2 `5 V1 g! l/ h/ y, H 1.高促、低硫配合:提高促进剂用量(3~5份),降低硫黄用量(0.3~0.5份)。' ^' C% X9 s7 a0 M
4 @1 p ^" i$ r3 Z7 v" q 促进剂用量/硫黄用量=3~5/0.3~0.5≥6, `; K( R; G8 b6 p7 {8 y: d
8 ]4 @* O2 v# b6 u4 J* {9 j9 V& D
2.无硫配合:即硫载体配合。如采用TMTD或DTDM(1.5~2份)。
" n, O% {& N$ W5 v* \) w% D1 `0 D, W0 \" C$ \( ]1 K8 e. N
特点:1. 硫化胶网络中单S键和双S键的含量占90%以上;硫化胶具有较高的抗热氧老化性能;
/ a" {8 D- [. h+ d
m0 a. ~7 R+ _; p' z$ N. A 2. 起始动态性能差,用于高温静态制品如密封制品、厚制品、高温快速硫化体系。# J: J" q* y T9 r
- {! I2 }- S+ n1 E
三.半有效硫化体系(SEV)
" |7 o" M, k* X
' w. L' V4 s% [" _为了改善硫化胶的抗热氧老化和动态疲劳性能,发展了一种促进剂和硫黄的用量介于CV和EV之间的硫化体系,所得到的硫化胶既具有适量的多硫键,又有适量的单、双硫交联键,使其既具有较好的动态性能,又有中等程度的耐热氧老化性能,这样的硫化体系称为半有效硫化体系(SEV)。用于有一定的使用温度要求的动静态制品。一般采取的配合方式有两种:9 F- A( Q b0 X; x9 l3 K
- Q1 P! Z' G! F: i+ D1.促进剂用量/硫用量=1.0/1.0=1(或稍大于1);9 `0 @) C2 h5 S5 v8 `8 ~5 S# @
0 k3 @! X5 j9 Q! V2.硫与硫载体并用,促进剂用量与SEV中一致。4 X! E/ u% d$ e( w, Q( k4 D4 ~
, w0 `- Z: a+ r Z; H7 @8 ZNR的三种硫化体系配合如表2-1所示:9 R: `) g% W' s- |0 O; m8 g
3 D# I6 N# X5 P8 `+ `9 L配方成分5 {- V) `) g5 ^/ I+ b1 l
C V+ r2 X6 [. T* b. Y9 @3 h% A
EV
$ i# a, a, j9 j6 R* V2 U* S
9 Z" ? ~ I7 v( c( T& k高促低硫 无硫配合
; Q, I3 G% ^0 w; ] Semi—EV
4 a4 k" h! c0 {* u; l
; ?9 b+ e: E0 u Y: u. p高促低硫 硫\硫载体并用
/ F1 [, D. }. z' S0 G" S K7 a ' a: `0 D- b9 w. |: q. [) @
S
. K+ [2 X# M# m9 }5 A1 P* Z8 Y+ B( }4 m: m) _
NOBS7 g4 b) L' l( {- z1 u% N
7 h6 j% t' t5 a: p! O! ?3 C" _! PTMTD: s* S( o9 E2 q
; I0 k7 F: ~8 o- R% n: o w/ n
DMDT& q/ b3 u3 E; G4 a! H% V
2.5. R* p* i4 Q" A; x
* e+ ?4 Z' {/ o8 V- c f
0.68 V6 ^4 _. K3 _5 R/ I
: b! N. f0 y- O. X7 m
$ o) c2 x& ~/ H& t/ Y- u! z9 B+ w) L' B
3 e& h2 q. V$ A9 a
0.5
& u3 S1 { L0 F3 z$ q
- {8 T# w" ^/ n 3.0 1.1
( e: a0 M) D+ X% `: P6 z; ~" U& G1 T( ^4 F& Z0 E/ R9 s1 V' Z
0.6 1.1
& y/ a1 c- S& \& K
1 Y+ a4 ~6 B) c/ O2 s: [ 1.1$ v% |& ~' a& K, F: p" m
1.5 1.5
h* @3 S6 g5 M C6 d, P' W& y# h7 [ l/ g
1.5 0.6
% G" z5 ?( B% G; }# @1 w0 ]1 I" \3 g4 N0 p/ X
3 p* o6 q5 H* N' C: S: d
: J6 U( R+ a! H, x6 C 0.63 Y' ]! [ \2 I. A5 p; u$ ^
+ s' Q9 g4 f% u; U1 A/ |. G& } ~+ Z
+ o) m! d) s( _; q) n9 x- B
* j* H m" y. {% ^
四.高温快速硫化体系3 E( p9 }" n+ X6 m. M& N5 B- K
( O; p5 X3 H2 J% [) v5 {随着橡胶工业生产的自动化、联动化,高温快速硫化体系被广泛采用,如注射硫化、电缆的硫化等。所谓高温硫化是指温度在180~240℃下进行的硫化。一般硫化温度每升高10℃,硫化时间大约可缩短一半,生产效率大大提高。9 h9 U" s7 B, _: \1 p& R
. l4 S/ K+ G6 O r7 k7 `3 O
1.高温硫化体系配合的原则:+ T0 K* z/ o; T5 a/ X0 K( B, H
- X1 E0 b! }: C) y1).选择耐热胶种 为了减少或消除硫化胶的硫化返原现象,应该选择双键含量低的橡胶。
" c% [( v/ R$ P+ L0 T6 o7 O; O0 D
2).采用有效或半有效硫化体系
6 Z# S6 }9 j g5 [( T
4 O2 x) o9 U& X1 m; J) E0 |, d4 [高温快速硫化体系多使用单硫和双硫键含量高的有效EV和半有效SEV硫化体系,其硫化胶的耐热氧老化性能好。一般使用高促低硫和硫载体硫化配合,其中后者采用DTDM最好,焦烧时间和硫化特性范围比较宽,容易满足加工要求。TMTD因为焦烧时间短,喷霜严重而使应用受到限制。虽然EV和SEV对高温硫化的效果比CV好,但仍不够理想,仍无法解决高温硫化所产生的硫化返原现象和抗屈挠性能差的缺点,应该寻找更好的方法。 F" ?9 z! u( Z. K+ p
: n1 ]6 t7 a: c& K7 k3).硫化的特种配合
( o7 z9 |+ }9 w+ }3 _1 N, ~; e8 i7 B3 X( g
为了保持高温下硫化胶的交联密度不变,可以采取增加硫用量、增加促进剂用量或两者同时都增加的方法。但是,增加硫黄用量,会降低硫化效率,并使多硫交联键的含量增加;同时增加硫和促进剂,可使硫化效率保持不变;而保持硫用量不变,增加促进剂用量,可以提高硫化效率,这种方法比较好,已在轮胎工业界得到广泛推广和应用。如果采用DTDM代替硫效果更好,在高温硫化条件下,获得象CV硫化胶一样优异的性能。
8 M$ _6 I: \$ Y* _
/ O6 |& Z* i! Q% ~: [3 [4 p2.高温硫化的其它配合特点, r1 s* s- C2 O6 H/ q
- i* c8 P/ Y6 |' B$ R6 n高温硫化体系要求硫化速度快,焦烧倾向小,无喷霜现象,所以配合时最好采用耐热胶种及常量硫黄、高促进剂的办法。另外,对防焦、防老系统也都有较高的要求。; W/ D; f) y( M- T5 ^
1 J% e) d8 x P& b) Z# D# G# X: |为了提高硫化速度,须使用足量的硬脂酸以增加锌盐的溶解度,提高体系的活化功能。5 {6 T% |( V, O% R2 t; m& x5 b# m
. z( b% t9 X8 m5 R五.平衡硫化体系(EC), ]4 h4 ?4 L. q, e6 ]
- o3 F8 A5 f) x( x7 i0 O4 P
Si69是具有偶联作用的硫化剂,高温下,不均匀裂解成由双[三乙氧基甲硅烷基丙基]二硫化物和双[三乙氧基甲硅烷基丙基]多硫化物组成的混合物。
! G+ P# v2 G# h. C7 Y- B
6 o( f6 Y$ p+ q* t- o# BSi69是作为硫给予体参与橡胶的硫化反应,生成橡胶-橡胶桥键,所形成的交联键的化学结构与促进剂的类型有关,在NR/Si69/CZ(DM)硫化体系中,主要生成二硫和多硫交联键;在NR/Si69/TMTD体系中则生成以单硫交联键为主的网络结构。
) |2 L3 [4 q6 K1 }- P' m) p$ g% Z |/ i- a. {: L5 w
因为有促进剂Si69的硫化体系的交联速率常数比相应的硫黄硫化体系的低,所以Si69达到正硫化的速度比硫黄硫化慢,因此在S/Si69/促进剂等摩尔比组合的硫化体系中,因为硫的硫化返原而导致的交联密度的下降可以由Si69生成的新的多硫或双硫交联键补偿,从而使交联密度在硫化过程中保持不变。硫化胶的物性处于稳定状态。在有白炭黑填充的胶料中,Si69除了参与交联反应外,还与白炭黑偶联,产生填料—橡胶键,进一步改善了胶料的物理性能和工艺性能。
7 [$ i' t" u5 L5 D. ?1 [. r$ p# W% ^. j5 k. j' {0 d; { u* a- @" W
各种促进剂在天然橡胶中的抗硫化返原能力的顺序如下:
5 q4 O! k; O* \4 A8 p$ H. \: J x7 O' _8 I F+ Y) L
DM>NOBS>TMTD>DZ>CZ>D |
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