第5章 橡胶的增塑
配方例子:擦字橡皮 1.铅笔用擦字橡皮 2.钢笔、圆珠笔用擦字橡皮 NR 100 NR 100 氧化锌 21 氧化锌 21 氧化镁 6 氧化镁 6 轻质碳酸钙 380 氧化铝 400 立德粉 171 轻质碳酸钙 340 白油膏 915 白油膏 560 促M 10 促M 10 促TT 13.7 促TT 10 合计 1616.7 合计 1444
二、软化剂、 增塑剂在胶料 中的作用
1. 增加塑性、流动性,便于 加工; 2. 降低混炼温度和胶料的粘 度,有利于配合剂分散,达到 节能目的; 3. 使硫化胶的伸长率、回弹性 高,低温性能好,生热小。
物理增塑剂: 是通过物理的 作用来使橡 增加塑性.
三、作用机理 的差异
化学增塑剂: 即塑解剂,是通过 化学塑解作用来 使橡胶增加塑性.
三、脂肪族二烷基酸酯类
1.癸二酸二辛酯(DOS) 功用:优良的耐寒增塑剂,既具有优良的耐寒性, 又有较好的耐热性、耐光性和电绝缘性。
2.己二酸二辛酯(DOA) 功用:NR、SR、树脂等用的增塑剂、软化剂, 不影响硫化。耐寒性优越,但耐油性不够好。 制品可用于包装食物。
四、脂肪酸 酯类 五、聚酯类
回顾
橡胶工艺生产所用的原材料包括 √生胶及橡胶类似物 (基本材料)
√硫化体系配合剂 (起硫化作用)
√补强填充剂(提高物机性能,降低成本)
√软化增塑剂(改善操作性能)
√防老剂(提高质量,延长使用寿命)
通过力化学作用,使橡 胶大分子断链
增塑分子进入橡胶分子内,增大 分子间距、减弱分子间作用 力,分子链易滑动。
按作用方式分为: 内增塑剂和外增塑剂
四、类型
按其来源不同分为: 矿物油系;动植物油系; 合成增塑剂
第一节 石油系软化剂 • 一、操作油及其类似物
• 1.操作油的组成和结构 操作油主要是由分子量在300~600左右含 20个或20个以上碳原子的烃类化合物所组成。 其中的结构烃有链烷烃、环烷烃和芳香烃。 • 2.操作油的品种 包括链烷油、环烷油和芳烃油
第三节
古马隆树脂
煤焦油系软化剂
①液体古马隆 聚合度低,常用作软化剂和增粘剂 ②固体古马隆 聚合度高,常用作软化剂和补强剂
古马隆树脂的性能
1.与各种橡胶的互溶性好,用于极性或非极性橡胶中。 2.工艺性能好。 3.液体古马隆有很好的增粘性能,可用于制备胶浆 及半成品粘合。 4.固体古马隆补强性大,且对胶料的硫化及耐老化 性能基本无影响。 5.古马隆适用于NR及SR中,用量不超15份。
配方例子:轮胎胎面胶及帘布胶
天然橡胶 硫磺 促M 促TMTD 氧化锌 硬脂酸 HAF 混气炭黑 SRF 松焦油 防A 防D 防4010 石蜡 胎面胶 100 2.6 0.4 — 5 3 35 15 — 3.5 1 1 1 1 帘布胶 100 2.7 — 0.03 5 2.5 — — 35 3.5 — 1 1 —
配方例子:绿色海绵拖鞋底
NR 100 ZnO 5 硬脂酸 7 防D 1 石蜡 7 陶土 37 MgCO3 40 立德粉 15 凡士林 5
松香 5 210树脂 25 酞青绿 2.1 醇溶黄 0.75 发泡剂H 6.5 促M 1.15 促DM 1.15 硫黄 3.5 白矿油 1.5
松香改性酚醛树脂, 控制发孔及均匀,支 撑壁孔,使制品有挺 性。
+ + + + + + + + + -
+ -
+ -
RH
增塑剂
包围、隔离
二、判断互溶性的基本原则
1.溶解度参数 相近相溶 溶解度参数δ(简称S.P.)是表示 物质互溶能力的参数,可表示物 质极性的大小。 一般来说: (δ1-δ2)→0时,互溶性最好 (δ1-δ2)<1.2时,能互溶
2.相似相溶 或同类相溶
100 10 10 1 4 2
防4010 1 防D 硫黄 SRF HAF
1 0.1 60 20
二、磷酸酯类
结构通式:(RO)3 P=O 1.磷酸三甲苯酯(TCP) 本品为橡胶阻燃性增塑剂,具有良好的耐燃、 耐热、耐磨、耐霉菌、耐油及电绝缘性, 但耐寒性差。 2. 磷酸三辛酯(TOP) 本品为乙烯基树脂、纤维素和合成橡胶的 阻燃性增塑剂,性能与TCP相似,耐寒性较好, 但耐油性差,加工性能不及TCP。
3.操作油的 性能指标分类
按化学性质分为: ①沥青质 ②氮碱 ③第一类硫酸亲和物 ④第二类硫酸亲和物 ⑤石油烃
按物理性质分: ①比重(密度)
②粘度 ③苯胺点 ④粘度比重常数(VGC)
4.操作油对 橡胶性能 的影响
(1)对降低粘度,有利于混炼及 促进硫化的影响。 芳烃油>环烷油>链烷油 (2)对有利于挤出操作的影响 链烷油>环烷油>芳烃油 (3)对硫化胶性能的影响
+
C
R
C
+
O
' R
C
.
C
三、溶剂型与非溶剂型 软化增塑剂
溶剂型 软化剂、增塑剂 非溶剂型 软化剂、增塑剂
如芳烃油、松焦油 、古马隆、酯类等
如链烷油、石蜡、 凡士林、油膏、机 油等
第六节
• •
软化剂和增塑剂互溶性 二、对胶料加工性能的影响 1.对填料分散的影响 2.对胶料粘着性的影响 3.对于压延、挤出工艺 三、对硫化胶物机性能和老化性能的影响 四、对橡胶的污染性 五、对制品成本的影响
第五章 橡胶的增塑体系 • 一.橡胶增塑剂的概念
增塑剂又称为软化剂,是指能够降低橡胶分子链间 的作用力,改善加工工艺性能,并能提高胶料的物 理机械性能,降低成本的一类低分子量化合物。 应用上 的差异
软化剂为非极性物质, 来源于天然物质,常用于 非极性橡胶中。
增塑剂为极性物质,多数是 人工合成产物,多半用于 极性橡胶和塑料中。
例:几种软化剂性能的比较
物机性能 固体古马隆 沥青 松焦油 重柴油
拉伸强度/MPa 23.5 伸长率/% 664 硬度(邵尔A)/度 63 300%定伸应力/MPa 7.4 撕裂强度/(KN/m) 131
20.3 754 61 4.8 98
19.3 667 65 5.7 102
19.6 537 62 8.8 77
即结构相似的物质能够相溶。 这即是“同类相溶”原理
3.溶剂化 效应
(1)概念: 由于软化剂和增塑剂分子 与橡胶分子之间产生分子间 吸引力,而引起橡胶分子 链分离的作用。
(2)两种物质间产生溶剂化的条件 ①两者之间能形成氢键 ②两者之间能产生亲电亲核作用
C
O
C
+ + R
O
O ' R
缔 合 作 用
第四节
酯类增塑剂
结构通式:
一、邻苯二 甲酸酯类
极 性
COOR COOR
非极性,为烃基、苯基或环己基 R分 子 链 长 , 且 无 侧 基 , 表 现 出 耐低温
功用:
极性橡胶通用型 增塑剂。
主要品种: 邻苯二甲酸二辛酯DOP 邻苯二甲酸二丁酯DBP
配方例子:骨架油封胶料
• • • • • •
NBR-26 DBP ZnO 硬脂酸 促CZ 促TT
与橡胶互溶性好,工艺性能较 好,有补强性,低温下有迟延硫 化防止焦烧的作用,会加速橡胶 的老化。主要用于NR和SBR
性能与松焦油相近,是优良的橡胶 再生软化剂,也可作为一般橡胶的增 塑剂,用量4~5份。
二、脂肪油系软化剂
又称硫化油膏,包括黑油膏和 1.油膏 白油膏。为良好的加工操作助剂 和增容剂,可防止喷硫以及日光 老化龟裂。擦字橡皮配方 2.硬脂酸 与橡胶有很好的互溶性,能促 使炭黑、氧化锌等粉状配合剂在 胶料中均匀分散。本品还是主要 3.油酸 的硫化活性剂。 对生胶有很好的软化作用,并可使 ZnO活化,故可作为软化剂及活性剂, 但有增加橡胶老化的倾向。
5.用途
(1)作为加工操作助剂 以链烷油为主,用 量为5份左右。 (2)作一般的软化剂 环烷油、芳烃油均 可,用量为10~15份。 (3)作增粘剂 以芳烃油为主,15份以上。 (4)作增容剂 20~50份,有时可多些。
6.操作油的类似物
①机械油 ②锭子油 ③软化重油 ④变压器油 ⑤三线油、五线油
常用:油酸丁酯BO 具有优越的耐寒性和 耐水性,但耐候性及 耐油性差。
分子量较大,一般在1000~8000范围 内,其挥发性和迁移性小,耐热性和耐油性 良好。特别适用于NBR、IIR和CR。
第五节
软化剂、增塑剂的作用机理
• 一、作用机理
• 1.软化剂(对非极性橡胶)的作用
RH
软化剂
渗透、溶胀
• 2.增塑剂(对极性橡胶)的作用
二、其它石油系软化剂
1.凡士林 功用:与橡胶互溶性差,主要作为润滑性的 软化剂使用。有时会喷出表面,也可作为 物理防老剂使用。配方例子:绿色海绵拖鞋底
3.沥青及矿质橡胶 2.石蜡 功用:能提高胶料的 功用:与橡胶相容 粘着性和塑性 ,对橡胶 性差,对橡胶有润滑 制品兼有一定的补强作 作用,可作加工助剂使 用 ,但有迟延硫化的 用 ;又作为物理防老剂 。 作用 。
第二节
动植物油系软化剂
能增加胶料的塑性和粘着性, 易与硫黄作用,能促使胶料老化 ,并有迟延硫化的作用,主要用 于擦布胶(帘布胶)及胶浆中。
一、松油系软化剂 1. 松香 2. 岐化松香 (氢化松香)
能增加NR和SR的粘着性,促 使填料均匀分散,耐老化,无迟 延硫化的作用,特别适用于SBR
3. 松焦油 4.妥尔油 (松浆油)