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白炭黑常用活性剂对橡胶制品作用
发布时间: 2019/12/16
沉淀法白炭黑是应用于橡胶工业的白色补强填料沉淀水合二氧化硅的俗称,白炭黑粒子表面有大量的硅醇基,存在与橡胶大分子化学结合的可能性,是白炭黑能成为橡胶无机补强剂的基本条件。白炭黑表面有很强的化学吸附活性,与白炭黑表面羟基有关,它可以和水以氢键形式结合,形成多分子吸附层,除此之外,它还可以与很多有机小分子物质发生吸附作用,为了获得最佳橡胶物理性能,通常我们会在配方中添加醇类、胺类活性剂。
  一、白炭黑表面的硅醇基≡Si-OH的负面影响
  1、白炭黑存放中吸收空气中水分,而使自身结构稳定,即吸潮性
  2、白炭黑胶料混炼时极易形成氢键而自聚结团,导致门尼粘度高,混炼加工困难
  3、白炭黑的亲水性与疏水性橡胶大分子相互排斥,影响着白炭黑在橡胶中的分散
  4、活泼的氢离子极易吸附氧化锌、促进剂等胺类材料,导致延迟硫化,胶料性能下降
  二、白炭黑活性剂及作用机理
  1、醇和醇胺类的活性剂
  醇和醇胺这类助剂—如聚乙二醇(PEG)、三乙醇胺等在橡胶混炼时先被白炭黑吸附,降低白炭黑吸附力,保护胺类促进剂、防老剂以及氧化锌等不被白炭黑所吸附,使胶料的硫化性能不受干扰。
  2、锌盐类的分散剂
白炭黑表面硅醇基(≡Si-OH)极易与脂肪酸锌发生阳离子置换反应,生成≡Si-OZnR等。硅醇基上氢离子被置换,消弱了白炭黑表面的极性,减少表面解团自聚,降低胶料门尼粘度,有利白炭黑分散但未改善物性。
  3、硅烷类的偶联剂
  硅烷型偶联剂实际是一种具有亲水基和亲油基的表面活性剂,亲水基部分与硅醇基的活性氢离子发生置换,而亲油基部分被橡胶基体所接纳,形成白炭黑--硅烷--橡胶基体的化学键,偶联剂改善胶料物性,与炭黑比存在混炼工艺困难、模量低、耐磨性差等。
  三、常用的白炭黑活性剂(PEG)
  聚乙二醇(PEG)这个东西很常用的,各行各业都有用,在橡胶里面主要是中和填料酸性,加快硫化速度和交联密度,具有良好的水溶性,并与许多有机物组份有良好的相溶性,具有优良的润滑性、保湿性、分散性、还能做抗静电剂及柔软剂。
  一般橡胶里面用PEG-4000,如果分子量太低,相容性不好,容易析出,而且是液体,不好添加,分子量太高,单位质量的醇基团少(羟值低),中和酸性效果差点,因为4000的分子量是固体片状,好加工,添加方便,不易析出,中分子量的聚合物,和橡胶相容性好点,所以一般选择PEG-4000。
  PEG作用可以概括以下几点:
  1.加工助剂,可以提高胶料的压出速度,改善脱模性,并使制品表面光亮,还有助于硫化时水份的排出。在应用于轮胎及橡胶模压制品中时,PEG-4000具有良好的润滑作用,使制品表面更光滑。在天然橡胶、合成橡胶中的生产工艺中,还可作为内脱模剂。优点是不挥发,不生产灰变,脱模后模具保持洁净。而且模压制品表面也由于它的加入而更加平滑洁净。
  2.硫化活性剂,,起到调节生胶和填充剂(特别是白色)结合性能的作用,另有降低门尼,提高硫化速率的作用,特别对噻唑类促进剂有较好的活化作用,可以提高硫化速度和交联程度。尤其是EPDM白CB补强的挤出微波连续硫化的配方中。与金属粘合的制品最好不用PEG
  3.酸性填料的活性剂,特别是对白炭黑,可以作为白炭黑的处理剂,以活化硫化体系。湿润白炭黑等酸性填料表面。一个反应是中和,一个类似于覆盖。因为酸性填料会吸附,请注意,是吸附促进剂。使用量和酸性填料的酸性表面积用量等等成正比。我们基本上可以理解为酸性表面已经被中和。当然另外的硫化反应也会出现酸性什么的,比如HS等。那些就交给氧化锌去搞定了
  4.活化分散剂,在使用各种填料和色料的胶料中作为活化分散剂时,能减少或消除填料对硫化的影响,使各种助剂分散均匀并延长焦烧时间,提高橡胶制品的物理机械性能。在各类彩色橡胶制品中,可以使制品色泽鲜艳。由于本身的极性特征,还可以增强对非极性橡胶(如EPDM)对微波的吸收。
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