橡膠加工助劑的應用指導
發布時間：2017-04-28 11:39:08 人瀏覽
來源： 橡膠技術網
橡膠加工助劑是一類橡膠配合劑，從功能性方面來講主要包括潤滑劑、分散劑、均化劑、脫模劑和物理增塑劑，從狹義的角度講，主要指對用于改善混煉操作及混煉膠壓延、壓出、注射等加工性能的加工助劑。
橡膠加工助劑按其化學成份分類分為：
1. 高級脂肪酸
在高級脂肪酸中，硬脂酸是用作加工助劑歷史最長的也是橡膠配合中不可缺少的助劑，既可作為硫化促進劑，也可作為潤滑分散劑和抗炭黑凝結劑。鑒于對橡膠硫化性能的影響，除硬脂酸外，其他脂肪酸基本不用。
2. 脂肪酸金屬鹽
通過將脂肪酸轉變成脂肪酸金屬鹽，則其熔點增高，操作性得到改善。
脂肪酸金屬鹽中宜用作固態橡膠添加劑的有鋅鹽、鈣鹽、鉛鹽、鋇鹽等，其中硬脂酸鋅是其早期的代表品種（主要用作PVC的穩定劑）。碳原子數C15-23的不飽和鍵動物油脂肪酸金屬鹽的潤滑性較大，但耐熱性不穩定，而且對硫化膠的物理機械性能有影響（多半會降低），因此選用時要注意，用量大時會延緩硫化而且會降低硫化膠的物理機械性能。
3. 脂肪酸酯
按脂肪酸和醇的種類不同可合成多種酯類的橡膠加工助劑，因脂肪酸酯是酯的化合物，其化學性能方面呈中性，對橡膠硫化無不良影響，且對混煉膠的降粘作用較小，同時可提高填充料的分散性和潤滑性，是主要的橡膠加工助劑。
4. 脂肪酸酰胺
脂肪酸酰胺用作PVC的潤滑劑有良好的效果，但用于橡膠不但會影響硫化（焦燒），還會使硫化膠產生明顯的噴霜現象，故而其應用受到限制。
5. 烴類加工助劑
烴類加工助劑主要有石蠟、精白蠟和凡士林等，前兩個用作抗臭氧劑的效果要比潤滑劑的效果好，該類加工助劑的外部潤滑作用要比內部潤滑作用的效果顯著，可提高膠料的壓出、注射等加工性能，但應控制用量以免引起噴霜。
6. 復合型加工助劑
復合型加工助劑往往是以上二種或二種以上的成分組成的復配助劑，從考慮操作這一角度出發，還常常包含有填料。復合型加工助劑雖可認為其有加和性，但實際上其協同效果并不太大。
加工助劑的作用
1. 潤滑劑
潤滑劑的作用主要是改善橡膠及其膠料在加壓下的流動性，以提高壓出、注射工藝的操作效率，或者降低半成品的不合格率，比如丁腈橡膠混煉膠擠出工藝，潤滑劑（脂肪酸鋅或脂肪酸酯）的效果比普通增塑劑如DBP要優越。再比如氯丁橡膠混煉膠壓出工藝，復合型的脂肪酸衍生物的潤滑效果最合適，而且還可改善膠料的輥筒操作性能（通過對氯丁橡膠混煉膠防粘效果測試比較，脂肪酸金屬鹽好于石蠟，而石蠟要好于脂肪酸酯）。
2. 分散劑
脂肪酸金屬鹽或脂肪酸酯可促進炭黑等填充劑在橡膠中的分散性是眾所周知的，尤其是分散劑成份為特種高級不飽和脂肪酸金屬鹽在添加到含炭黑的丁苯SBR膠料中，加入3份時分散效果就已明顯。此外，脂肪酸酯類單獨使用或與環烷烴操作油并用，其分散性均比單獨使用操作油的要高。可以斷言，能過表面活性劑的作用，脂肪酸類分散劑被吸附在炭黑粒子上，炭黑粒子聚合體裂碎致使其分散性提高，這是主要原因，另外比如碳酸鈣和氧化鋅等特殊表面處理劑的作用機理也與此相近。
3. 增塑劑
能使橡膠增塑的方法有三種：化學增塑法、物理增塑法、機械增塑法。其中物理增塑劑（也稱軟化劑）的增塑作用雖然比化學增塑劑差得多，但可獲得適宜的可塑度。通過對三元乙丙橡膠、氯丁橡膠、天然橡膠炭黑配合膠料添加各種增塑劑的測試，從降低門尼粘度的總體效果來說，還是復合型肪酸酸衍生物混合物的效果最好，其次是脂肪酸金屬鹽類的增塑效果也較好。
4. 防焦劑
這里所提及的防止焦燒（防焦劑）不是像硫化延遲劑那樣對硫化反應進行化學性延遲的助劑，而是指通過加工助劑的外部和內部潤滑作用抑制內部生熱，發揮防焦作用的防焦劑。
5. 隔離劑
在混煉和各種成型加工中，混煉膠與加工機械粘連會降低操作效率，增加半成品不合格率，從而影響生產效率，為防止膠片或半成品互相粘連，可用粉狀隔離劑覆蓋膠料表面，以達到防粘的目的。含氯類橡膠與金屬 的粘附性強，在輥筒上加工較困難，從對氯丁橡膠炭黑配合膠料的防粘合測試情況來看，脂肪酸金屬鹽和脂肪酸酯的效果都不錯。
6. 均勻劑
為改善通用二烯類橡膠（天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠）的耐臭氧性，常將它與三元乙丙橡膠共用，但是不同膠種間共用存在著膠種相容性、共硫化性和配合劑分散性等問題，與單一橡膠相比，并用硫化橡膠的物理機械性能大都會降低。添加烴類加工助劑可改善比如NR/EPDM并用膠的抗臭氧老化效果。
加工助劑的使用方法
加工助劑對各種橡膠的作用分別敘述如下：
1. 天然橡膠(NR) 天然橡膠經適度塑煉，因其粘彈性較難控制，因此擠出成型時半成品表面容易產生不光滑問題，對此可添加脂肪酸金屬鹽類潤滑性較強的加工助劑，該類助劑除可改善膠料的擠出性能外，還可獲得增塑效果，且對硫化膠的物理機械性能基本無影響（3-5份為宜）。
2. 丁苯橡膠(SBR) 丁苯橡膠配合膠料易生熱、焦燒，使半成品表面不光滑，對此使用脂肪酸酯類加工助劑效果較好�；蛘咧舅峤饘僭睇}也有良好的效果，不影響焦燒時間，同時能改善膠料的擠出性能。充油丁苯橡膠配合膠料擠出過程中有時會產生滑流現象，此時需添加增粘劑。
3. 丁腈橡膠(NBR) 丁腈橡膠的SP值為9.6-10.3，比一般二烯類橡膠的高，因此不能使用天然橡膠、丁苯橡膠等采用的橡膠軟化劑，丁腈橡膠高溫混煉時容易產生凝膠現象，加之擠出加工時生熱大，因此需要添加防焦劑（脂肪酸酯類），但應控制用量在5份以下，因為該類助劑用量過多時會出現硫化后噴霜現象。
4. 氯丁橡膠（CR） 氯丁橡膠與天然橡膠不同，其彈性相處于低溫區域（70-80攝氏度），因此需低溫混煉。氯丁橡膠變軟后容易粘輥，為便于操作，擬使用復合型加工助劑脂肪酸衍生物混和物最理想，通過試驗得知配合加工助劑的膠料的擠出性、伽維口型得分以及在模型內的流動性均良好。
5. 丁基橡膠（IIR） 丁基橡膠彈性差，擠出成型狀況也類似于塑料，添加軟化劑時作用相反，需要增強其挺性。為排除氣泡，膠料壓延需進行高溫操作，而作為此時的防粘加工助劑，脂肪酸金屬鹽類或酯類、低分子量聚乙烯效果顯示均良好。添加脂肪酸酯類加工助劑時，添加量3份為宜，也不影響丁基橡膠硫化膠的物理機械性能。
6. 三元乙丙橡膠（EPDM） 膠料的加工性能通過使用軟化劑可在某種程度上得到解決，但對于三元乙丙橡膠而言，因其粘附性差，必須使用增粘劑。對于電線等低填充配合的三元乙丙橡膠制品，需要使用對改善表面起明顯效果的脂肪酸金屬鹽類和脂肪酸酯類加工助劑。
7. 氯磺化聚乙烯(CSM) 脂肪酸金屬鹽類對于改善氯磺化聚乙烯配合膠料的混煉、擠出加工性能效果不錯，添加量1-2份為宜，過多會降低硫化膠的物理機械性能。
8. 氯醚橡膠（CO,ECO） 氯醚橡膠的輥筒操作性能差，一般要用脂肪酸對其進行改善，氯醚橡膠配合膠料的抗擠出性能（主要為擠出速度）也較差，對此將脂肪酸與脂肪酸酯類加工助劑進行并用可獲得良好效果。
9. 丙烯酸酯橡膠（ACM） 丙烯酸酯橡膠和氯醚橡膠一樣，脂肪酸酯類加工助劑最能有效改善其輥筒操作性能和壓出性能。
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