橡膠工業(yè)用軟化劑，橡膠增塑劑的知識(shí)

 

    通常指脂肪烴油、環(huán)烷油、芳香烴油、機(jī)油、白油等，均無(wú)官能團(tuán)結(jié)構(gòu)，在機(jī)械和熱作用下，只起到對(duì)橡膠的潤(rùn)、擴(kuò)散、溶脹、松懈橡膠整個(gè)分子并使之發(fā)生移動(dòng)。如果用增塑理論解釋，軟化劑只起到分子外增塑作用，或物理增塑劑。

 

    橡膠工業(yè)用增塑劑

 

    通常指脂肪酸、飽和或不飽和脂肪酸酯或鋅皂、鎂皂、鈣皂等。都含有極性基，并通過(guò)其極性力作用，包封橡膠分子鏈的極性鏈端，或改變橡膠分子側(cè)鏈鏈端的極性力，使橡膠分子得到穩(wěn)定，起到降低橡膠分子鏈的相互作用，提高分子的相互移動(dòng)能力，最終改善膠料的流動(dòng)性。這種通過(guò)極性基的化學(xué)作用來(lái)改善彈性體的塑性，常稱為分子內(nèi)增塑作用。對(duì)于脂肪酸或其他酯或其皂，除了內(nèi)增塑作用外，因大分子的脂肪酸基與橡膠有良好的相容性，因此也具有物理增塑作用，或外增塑作用。

 

    橡膠增塑劑的選用原則：  一種理想的橡膠增塑劑應(yīng)具備以下條件：① 與橡膠等原材料的相容性好；② 對(duì)硫化膠或熱塑性彈性體等產(chǎn)品的物理性能無(wú)不良影響；③ 充油和加工過(guò)程中揮發(fā)性小；④ 在用乳聚工藝合成的充油橡膠生產(chǎn)中應(yīng)具有良好的乳化性能；⑤ 在生膠混煉過(guò)程中應(yīng)使其具有良好的加工性、操作性及潤(rùn)滑性；⑥ 環(huán)保、無(wú)污染；⑦ 具有良好的光、熱穩(wěn)定性；⑧ 質(zhì)量穩(wěn)定，來(lái)源充足，價(jià)格適中。當(dāng)然，十全十美的理想橡膠增塑劑是沒有的。橡膠增塑劑生產(chǎn)廠通常按照用戶的要求，有針對(duì)性地選擇原料，重點(diǎn)解決用戶所關(guān)心的主要性能指標(biāo)，同時(shí)還提供系列產(chǎn)品供用戶選擇。生膠、助劑、橡膠配合與加工共同組成了橡膠及其制品的生產(chǎn)過(guò)程。橡膠增塑劑作為橡膠的增塑體系，在橡膠的配合與加工過(guò)程中應(yīng)用得越來(lái)越廣泛，是橡膠行業(yè)中僅次于生膠和炭黑的第三大材料。

 

    橡膠增塑劑關(guān)鍵的特性是它們各自所表現(xiàn)的與橡膠的相容性和穩(wěn)定性，相對(duì)而言，三大類橡膠增塑劑的優(yōu)缺點(diǎn)如下。

 

    （1）石蠟基橡膠增塑劑的抗氧化性和光穩(wěn)定性較好，但相容性和低溫性相對(duì)較差，因此在很多應(yīng)用場(chǎng)合，由于石蠟基橡膠增塑劑與橡膠的相容性較差，無(wú)法提供良好的加工性能。

 

    （2）芳香基橡膠增塑劑與橡膠的相容性最好，所生產(chǎn)的橡膠產(chǎn)品強(qiáng)度高，可加入量大，價(jià)格低廉；但顏色深、污染大、毒性大，隨著環(huán)保要求的日益提高，使用上逐步受到限制。

 

    （3）環(huán)烷基橡膠增塑劑兼具石蠟基和芳香基的特性，其相容性較好，且無(wú)污染、無(wú)毒，適應(yīng)的橡膠膠種較多，應(yīng)用廣泛，是最理想的橡膠增塑劑。通常遵循物質(zhì)相似相容原理，芳香基橡膠增塑劑主要用于SBR，BR，NR和CR等橡膠制品的生產(chǎn)；石蠟基橡膠增塑劑主要用于EPDM，IIR和IR等橡膠制品的生產(chǎn)；環(huán)烷基橡膠增塑劑主要用于SBR，BR和NR等熱塑性彈性體及橡膠制品的生產(chǎn)，也廣泛用于IIR，IR和EPDM 等橡膠制品的生產(chǎn)。

 

    若是加工與生活日用品有關(guān)的橡膠制品，則橡膠增塑劑的毒性是關(guān)鍵指標(biāo)，因此需要推薦使用優(yōu)質(zhì)環(huán)保型橡膠增塑劑，而芳香基橡膠增塑劑是目前世界公認(rèn)的致癌物，故不可使用。但是考慮到綜合成本問(wèn)題，芳香基橡膠增塑劑在對(duì)健康要求不高的場(chǎng)合仍然大量使用，如生產(chǎn)輪胎等橡膠制品，但在生產(chǎn)過(guò)程中要特別注意對(duì)工人的勞動(dòng)保護(hù)。

 

    選擇橡膠增塑劑的種類和具體粘度等級(jí)主要根據(jù)用戶所采用的原材料、生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)成本等綜合而定。

 

    石蠟基橡膠增塑劑與橡膠的相容性最差，加工困難，但穩(wěn)定性、彈性和拉伸強(qiáng)度較好；芳香基橡膠增塑劑與橡膠的相容性最好，加工容易，但穩(wěn)定性最差，毒性最大；環(huán)烷基橡膠增塑劑則介于二者之間，是一種較為理想的橡膠增塑劑。  各種橡膠與橡膠增塑劑類型的選擇

 

    1。SBR硫化膠中含有約百分之三十與硫化無(wú)關(guān)的低相對(duì)分子質(zhì)量部分。以適宜粘度的橡膠增塑劑加入高相對(duì)分子質(zhì)量的SBR 中替代低相對(duì)分子質(zhì)量部分，既可保持SBR硫化膠的物理性能，又改善了膠料的加工性能，同時(shí)還降低了膠料生產(chǎn)成本，增大了SBR的產(chǎn)量。根據(jù)物質(zhì)相似相容原理及用途和使用場(chǎng)合的不同來(lái)選用橡膠增塑劑，如輪胎要求良好的物理性能，且基本不與人體長(zhǎng)期接觸，因此可填充芳香基橡膠增塑劑。

 

    2。BR作為制造汽車輪胎膠料的主要組分之外 還可用于生產(chǎn)膠帶、膠管等。通常BR與NR并用，可使橡膠制品獲得更好的物理性能。充油BR既兼有BR的特點(diǎn)，又改進(jìn)了膠料的加工性能和物理性能，降低了成本。將充油BR用于制造輪胎，可以延長(zhǎng)輪胎的使用壽命，提高輪胎的抗?jié)窕�性能。BR充油可使用環(huán)烷基和芳香基橡膠增塑劑，一般充油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．27～0．33，充油工藝與SBR相似。

 

    3。橡膠增塑劑對(duì)EPDM的影響因聚合物的粘度和第三單體的種類及用量而異。由于芳香基橡膠增塑劑中的芳香稠環(huán)會(huì)吸收自由基，因此對(duì)過(guò)氧化物硫化產(chǎn)生影響，不易在快速硫化中使用；石蠟基和高飽和度環(huán)烷基橡膠增塑劑的加工性能良好，可賦予硫化膠較高的拉伸強(qiáng)度。因此，EPDM優(yōu)先使用石蠟基或環(huán)烷基橡膠增塑劑。

 

    4。普通粘度的CR填充橡膠增塑劑是為了改善膠料的加工性能。由于其用量較小，對(duì)橡膠增塑劑的品種無(wú)需過(guò)分選擇，一般使用環(huán)烷基橡膠增塑劑。CR常用來(lái)制作耐油或耐烴類溶劑的制品，因此，如果在混煉膠中填充與某種油（或溶劑）于CR 中達(dá)到膨潤(rùn)平衡時(shí)體積增大率相同的橡膠增塑劑，所得到的制品在與該油（或溶劑）接觸時(shí)體積不會(huì)發(fā)生變化。高粘度的CR能大量地添加填充劑和橡膠增塑劑，但硫化膠的拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率將下降。由于橡膠增塑劑的填充量大，因此宜選擇不易滲出且芳香烴碳原子所占比例大的橡膠增塑劑。

 

    5。NR充油后具有以下特點(diǎn)：柔軟性好，易于混煉加工；抗?jié)窕�性能好，可提高輪胎的耐磨性；但抗撕裂性能下降，扯斷永久變形大，主要適用于制造雪地防滑輪胎。含油量大的NR硫化膠的物理性能明顯低于普通NR硫化膠；而炭黑補(bǔ)強(qiáng)充油NR硫化膠老化后的物理性能保持率較好。對(duì)于像NR這樣的結(jié)晶性橡膠，如果填充稠環(huán)芳烴含量大的橡膠增塑劑，有可能破壞橡膠分子鏈的結(jié)晶性，使硫化膠的物理性能下降；而使用體積較大、稠環(huán)芳烴含量較小的橡膠增塑劑，對(duì)橡膠分子鏈的結(jié)晶性影響較小，橡膠增塑劑的添加量可以增大。因此填充NR的橡膠增塑劑主要采用芳香基或環(huán)烷基橡膠增塑劑。

 

    由于構(gòu)成橡膠的單體不同，與之相適應(yīng)的橡膠增塑劑種類也不同。使用與橡膠相匹配的橡膠增塑劑，可以使充油橡膠得到最佳的物理性能和最大限度地降低生產(chǎn)成本。但隨著人們對(duì)健康、環(huán)保要求的進(jìn)一步提高，逐步改用高檔、無(wú)污染的橡膠增塑劑產(chǎn)品是橡膠制品生產(chǎn)廠日益關(guān)注的問(wèn)題。