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一文读懂促进剂,M影响力一枝独大

2017-10-27  来自: 鹤壁元昊新材料有限公司浏览次数:583

一文读懂促进剂,M影响力一枝独大

2016年促进剂产量33.1万吨,占橡胶助剂总产量的30%,是橡胶助剂第二大类产品,而其中以促进剂MBT(M)的影响力一枝独大,不少的促进剂产品以其为原料来生产。
1.促进剂概念
硫化促进剂简称为促进剂。在橡胶胶料中配入少量促进剂,能大大促进橡胶与硫化剂(交联剂)之间的反应,凡能加快硫化反应速度,缩短硫化时间,降低硫化反应温度,减少硫化剂用量产能提高或改善硫胶有物理机械性能的配合剂,称为硫化促进剂。由于橡胶类型不同,同一促进剂对不同橡胶硫化的促进作用也不同,应合理的选用橡胶的硫化体系。
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2.促进剂的作用
①促进剂可缩短硫化时间,减少硫磺用量,降低硫化温度,从而提高生产效率,降低成本。
②促进剂可改善胶料的焦烧性能。促进剂对胶料的焦烧时间起着决定性的影响,选用硫化速度快和焦烧时间长的促进剂,以保证胶料在普通加工(如混炼、压延、压出)中不致过早硫化(焦烧),有利于提高生产效率和改善加工过程的安全性。在橡胶制品的实际配方中,很少单独使用一种促进剂,而是多种并用,以控制硫化速度和焦烧时间。
③使胶料硫化平坦性好不易过硫,有利改善橡胶制品,特别是后制品的物理机械性能。可以通过调整硫化体系来提高硫化胶的物理机械性能和耐老化性能。
④改善制品的外观质量。一方面是由于硫黄量降低,不致产生喷硫现象;另一方面是硫化温度降低了且硫化时间较短,在使用有机着色剂时,能使橡胶制品保持鲜艳色泽。选用促进剂时,要求无毒无污染性。
⑤要求促进剂在胶料良好分散。应注意液态或低熔点促进剂在密炼机混炼过程中,易引起胶料滑动,造成分散不均或降低生产效率。
3.促进剂按硫化速度分类
①超超速级:二硫代氨基甲酸盐、黄原酸盐类
②超速级:秋兰姆
③准超速级:噻唑、次黄酰胺类
④中速级:胍类
⑤慢速级:醛胺类、硫脲类
4.促进剂按酸碱性分类
①酸性促进剂:噻唑、秋兰姆、二硫代氨基甲酸盐、黄原酸盐类
②碱性促进剂:胍类和醛胺类
③中性促进剂:次黄酰胺类和硫脲类
5.促进剂按化学结构分类

①噻唑类:它们是酸性促进剂。噻唑类促进剂的特点是硫化速度快,硫化曲线平坦,硫化胶综合性能好,有良好的耐老化性能,应用范围广泛,适合于天然橡胶及各种合成橡胶,宜和酸性炭黑配合,与炉法炭黑配合须注意焦烧的危险性,无污染,可作浅色橡胶制品,有苦味,不宜用于食品工业。噻唑类促进剂与秋兰姆、二硫代氨基甲酸盐类、硫脲等并用具有防焦功能,与碱性促进剂并用构成了活化噻唑类促进剂的硫化体系,缩短了硫化时间,提高了硫化速度,改善了胶料的性能。代表产品M、DM、MZ。

②次磺酰胺类:与噻唑类相同的是促进基相同,但比噻唑类多了一个防焦基和活化基。促进基是酸性的,活化基呈碱性,因此次磺酰胺类促进剂是一种酸碱自我并用型的促进剂,它兼有噻唑类促进剂的优点,又克服了焦烧时间短的缺点。其特点如下:(1)诱导期长,硫化速度快,硫化曲线平坦,硫化胶综合性能好;(2)宜与炉法炭黑配合,有充分安全性,利于压出、压延及压模胶料的充分流动性;适用于高温快速硫化和厚制品硫化;(4)与酸性促进剂并用,形成一个活化的次磺酰胺硫化体系。
一般说来,次磺酰胺诱导期长短受到与胺基相连的基团大小有关,基团越大,诱导期越长,防焦效果越好。由于次磺酰胺促进剂有活化基,因此促进剂在高温下易分解,其硫化平坦性比噻唑类稍差,应避免过硫。代表产品CBS、NS。
③秋兰姆类:也是橡胶工业中使用较广泛的类别之一,常用品种如下:TMTM、TMTD、TETD、TRA,从结构式中可看出,一般的秋兰姆都含有二个活性基和二个促进基所组成,因此硫化速度快、焦烧时间短,是一种超速级的酸性促进剂。应用时应特别注意焦烧倾向。在秋兰姆中当 z ≥ 2时,它含有硫化基团,硫化时析出活性硫原子,参与交联反应使胶料硫化。因此TMTD、TETD、TRA等可作硫化剂,用于无硫硫化、制取耐热胶料或者用于高温的硫化场合。
④二硫代氨基甲酸盐类:从结构式可看出,比秋兰姆类更活泼,除了活性基、促进基相同之外,它含有一个过渡金属离子,使橡胶不饱和双键更容易极化,比秋兰姆类的硫化速度更快,是一种超超速级酸性促进剂。它诱导期极短,用于室温硫化及胶乳制品的硫化,也用于低不饱和度橡胶如丁基橡胶三元乙丙橡胶EPDM的硫化,它赋予硫化胶优良的耐老化性能。
⑤胍类:属中慢速碱性促进剂,是碱性促进剂中用量最大的一种,广泛用于天然橡胶和各种合成胶中。常用的是DPG、DOTG,其结构特点是有活性基,没有促进基和其他官能团、较慢、操作安全性好,但硫化速度较慢。适用于厚制品如胶辊的硫化,提高海绵的定伸应力。但胍类促进剂容易使产品老化龟裂且有变色污染性。它最大优点是与酸性促进剂并用(如与噻唑类)并用活化了硫化体系,又克服了自身缺点。
⑥硫脲类:该类促进剂的促进效能低,抗焦烧性能差,除了氯丁橡胶、氯化聚乙烯用于促进和交联功能外,其他二烯类橡胶极少采用。ETU、DETU是氯丁橡胶常用的促进剂。
⑦醛胺类:它是醛和氨的缩合物,它是一种弱的碱性促进剂,具有4/个封闭的活性胺基,是慢速促进剂,无焦烧危险,一般用作第二促进剂,与其他促进剂并用。此外还有乙醛胺,也称AA或AC,是一种慢速促进剂。
⑧黄原酸类:它是一种酸性超超速级促进剂,其硫化速度比二硫代氨基甲酸盐类的还要快,除低温胶浆和胶乳工业使用外,一般都不采用,其代表产品是ZIX,异丙基黄原酸锌。

6.促进剂选择和使用注意事项                  
①橡胶类型。不同橡胶采用不同的硫化体系,不同的硫化体系自然包括不同的确促进剂类型的匹配。
②焦烧性能。促进剂对胶料的焦烧时间(即胶料热硫化开始以前延续的时间)起决定性
影响。所以选择促进剂应使胶料有相当的焦烧时间,这对胶料在混炼、压延、压出或注压过程中的操作安全性、硫化初期胶料的流动性及对织物的附着力皆有重大作用。尤其近来为提高生产效率,加工条件越来越严格,对胶料的抗焦烧性能要求也越来越高。但过长焦烧时间会导致总硫化时间的增加,这不但不利于劳动效率的提高,而且对无模硫化制品在硫化过程中的变形也会生不良影响。促进剂的抗焦烧性能直接与其硫化临界温度(即促进剂对硫化过程开始起作用的温度)有关,在此温度下,促进剂活性并不显著;在此温度以上促进剂活化,充分发挥其硫化作用。遗憾的是多数促进剂尚未测定这一温度。当多种促进剂配合使用时,有些促进剂的活性受到抑制,有些促进剂既使在其临界温度以下也会出现较大的活性。
③硫化平坦性。促进剂应使胶料在最宜硫化期间有宽广的硫化平坦曲线,换句话说,硫化胶的性能在这段时间内不应呈现明显的变化,这对橡胶厚制品和实心制品特别重要。橡胶是热的不良导体,硫化胶料的表面和内部受热情况并不一致,宽广的硫化平坦性是避免过硫并使制品各部分硫化均匀的保证。
④对混炼胶和硫化胶性能的影响。促进剂在硫化期间参与橡胶空间网状结构的形成,对硫化胶的结构亦即对其物理机械性能和老化性能的优劣有直接关系。有些促进剂对混炼胶有软化作用,使胶料的可塑度增加,改变了胶料的加工性能。因此选用促进剂对这些性质的了解很有必要。
⑤分散性。在胶料中分散性能不好的促进剂,不但需要较长的混炼时间,增加设备动力消耗,还往往因为混炼不匀而使制品硫化不均。对于一些难于分散的促进剂,可作为母炼胶使用。
⑥污染性及着色性。有些促进剂由于本身带有不同的颜色而使橡胶制品着色,有些受化学作用或日光曝晒后使制品变色,这些促进剂都不能用作白色或艳色制品。此外有些促进剂也能通过接触迁移而污染其他物质。
⑦水溶性。对胶乳制品的生产来讲,选用水溶性促进剂比较方便。
⑧毒性。目前使用的促进剂大多数没有毒,但有些促进剂有臭味,个别是有毒性的。这些促进剂在医疗卫生制品和食物接触的橡胶制品中不能使用。使用有毒的促进剂在操作过程中应加以防护。
⑨促进剂的并用。每一种促进剂都有自己的特性,为了满足胶料在操作过程中具有良好的工艺性能和使硫化胶具有优良的物理化学性能,可将几种促进剂并用,彼此相互取长补短。
⑩还要考虑到和其它配合剂的相互作用以及成本等因素。

关键词: 一文读懂促进剂,M影响力一枝独大           

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