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一文讀懂促進劑,M影響力一枝獨大

2017-10-27  來自: 鶴壁元昊新材料集團有限公司 瀏覽次數:836

一文讀懂促進劑,M影響力一枝獨大

2016年促進劑產量33.1萬噸,占橡膠助劑總產量的30%,是橡膠助劑第二大類產品,而其中以促進劑MBT(M)的影響力一枝獨大,不少的促進劑產品以其為原料來生產。
1.促進劑概念
硫化促進劑簡稱為促進劑。在橡膠膠料中配入少量促進劑,能大大促進橡膠與硫化劑(交聯劑)之間的反應,凡能加快硫化反應速度,縮短硫化時間,降低硫化反應溫度,減少硫化劑用量產能提高或改善硫膠有物理機械性能的配合劑,稱為硫化促進劑。由于橡膠類型不同,同一促進劑對不同橡膠硫化的促進作用也不同,應合理的選用橡膠的硫化體系。
一文讀懂促進劑,M影響力一枝獨大
2.促進劑的作用
①促進劑可縮短硫化時間,減少硫磺用量,降低硫化溫度,從而提高生產效率,降低成本。
②促進劑可改善膠料的焦燒性能。促進劑對膠料的焦燒時間起著決定性的影響,選用硫化速度快和焦燒時間長的促進劑,以保證膠料在普通加工(如混煉、壓延、壓出)中不致過早硫化(焦燒),有利于提高生產效率和改善加工過程的安全性。在橡膠制品的實際配方中,很少單獨使用一種促進劑,而是多種并用,以控制硫化速度和焦燒時間。
③使膠料硫化平坦性好不易過硫,有利改善橡膠制品,特別是后制品的物理機械性能。可以通過調整硫化體系來提高硫化膠的物理機械性能和耐老化性能。
④改善制品的外觀質量。一方面是由于硫黃量降低,不致產生噴硫現象;另一方面是硫化溫度降低了且硫化時間較短,在使用有機著色劑時,能使橡膠制品保持鮮艷色澤。選用促進劑時,要求無毒無污染性。
⑤要求促進劑在膠料良好分散。應注意液態或低熔點促進劑在密煉機混煉過程中,易引起膠料滑動,造成分散不均或降低生產效率。
3.促進劑按硫化速度分類
①超超速級:二硫代氨基甲酸鹽、黃原酸鹽類
②超速級:秋蘭姆
③準超速級:噻唑、次黃酰胺類
④中速級:胍類
⑤慢速級:醛胺類、硫脲類
4.促進劑按酸堿性分類
①酸性促進劑:噻唑、秋蘭姆、二硫代氨基甲酸鹽、黃原酸鹽類
②堿性促進劑:胍類和醛胺類
③中性促進劑:次黃酰胺類和硫脲類
5.促進劑按化學結構分類

①噻唑類:它們是酸性促進劑。噻唑類促進劑的特點是硫化速度快,硫化曲線平坦,硫化膠綜合性能好,有良好的耐老化性能,應用范圍廣泛,適合于天 然橡膠及各種合成橡膠,宜和酸性炭黑配合,與爐法炭黑配合須注意焦燒的危險性,無污染,可作淺色橡膠制品,有苦味,不宜用于食品工業。噻唑類促進劑與秋蘭姆、二硫代氨基甲酸鹽類、硫脲等并用具有防焦功能,與堿性促進劑并用構成了活化噻唑類促進劑的硫化體系,縮短了硫化時間,提高了硫化速度,改善了膠料的性能。代表產品M、DM、MZ。

②次磺酰胺類:與噻唑類相同的是促進基相同,但比噻唑類多了一個防焦基和活化基。促進基是酸性的,活化基呈堿性,因此次磺酰胺類促進劑是一種酸堿自我并用型的促進劑,它兼有噻唑類促進劑的優點,又克服了焦燒時間短的缺點。其特點如下:(1)誘導期長,硫化速度快,硫化曲線平坦,硫化膠綜合性能好;(2)宜與爐法炭黑配合,有充分安全性,利于壓出、壓延及壓模膠料的充分流動性;適用于高溫快速硫化和厚制品硫化;(4)與酸性促進劑并用,形成一個活化的次磺酰胺硫化體系。
一般說來,次磺酰胺誘導期長短受到與胺基相連的基團大小有關,基團越大,誘導期越長,防焦效果越好。由于次磺酰胺促進劑有活化基,因此促進劑在高溫下易分解,其硫化平坦性比噻唑類稍差,應避免過硫。代表產品CBS、NS。
③秋蘭姆類:也是橡膠工業中使用較廣泛的類別之一,常用品種如下:TMTM、TMTD、TETD、TRA,從結構式中可看出,一般的秋蘭姆都含有二個活性基和二個促進基所組成,因此硫化速度快、焦燒時間短,是一種超速級的酸性促進劑。應用時應特別注意焦燒傾向。在秋蘭姆中當 z ≥ 2時,它含有硫化基團,硫化時析出活性硫原子,參與交聯反應使膠料硫化。因此TMTD、TETD、TRA等可作硫化劑,用于無硫硫化、制取耐熱膠料或者用于高溫的硫化場合。
④二硫代氨基甲酸鹽類:從結構式可看出,比秋蘭姆類更活潑,除了活性基、促進基相同之外,它含有一個過渡金屬離子,使橡膠不飽和雙鍵更容易極化,比秋蘭姆類的硫化速度更快,是一種超超速級酸性促進劑。它誘導期極短,用于室溫硫化及膠乳制品的硫化,也用于低不飽和度橡膠如丁基橡膠三元乙丙橡膠EPDM的硫化,它賦予硫化膠優良的耐老化性能。
⑤胍類:屬中慢速堿性促進劑,是堿性促進劑中用量大的一種,廣泛用于天 然橡膠和各種合成膠中。常用的是DPG、DOTG,其結構特點是有活性基,沒有促進基和其他官能團、較慢、操作安全性好,但硫化速度較慢。適用于厚制品如膠輥的硫化,提高海綿的定伸應力。但胍類促進劑容易使產品老化龜裂且有變色污染性。它優點是與酸性促進劑并用(如與噻唑類)并用活化了硫化體系,又克服了自身缺點。
⑥硫脲類:該類促進劑的促進效能低,抗焦燒性能差,除了氯丁橡膠、氯化聚乙烯用于促進和交聯功能外,其他二烯類橡膠極少采用。ETU、DETU是氯丁橡膠常用的促進劑。
⑦醛胺類:它是醛和氨的縮合物,它是一種弱的堿性促進劑,具有4/個封閉的活性胺基,是慢速促進劑,無焦燒危險,一般用作第二促進劑,與其他促進劑并用。此外還有乙醛胺,也稱AA或AC,是一種慢速促進劑。
⑧黃原酸類:它是一種酸性超超速級促進劑,其硫化速度比二硫代氨基甲酸鹽類的還要快,除低溫膠漿和膠乳工業使用外,一般都不采用,其代表產品是ZIX,異丙基黃原酸鋅。

6.促進劑選擇和使用注意事項                  
①橡膠類型。不同橡膠采用不同的硫化體系,不同的硫化體系自然包括不同的確促進劑類型的匹配。
②焦燒性能。促進劑對膠料的焦燒時間(即膠料熱硫化開始以前延續的時間)起決定性
影響。所以選擇促進劑應使膠料有相當的焦燒時間,這對膠料在混煉、壓延、壓出或注壓過程中的操作安全性、硫化初期膠料的流動性及對織物的附著力皆有重大作用。尤其近來為提高生產效率,加工條件越來越嚴格,對膠料的抗焦燒性能要求也越來越高。但過長焦燒時間會導致總硫化時間的增加,這不但不利于勞動效率的提高,而且對無模硫化制品在硫化過程中的變形也會生不良影響。促進劑的抗焦燒性能直接與其硫化臨界溫度(即促進劑對硫化過程開始起作用的溫度)有關,在此溫度下,促進劑活性并不顯著;在此溫度以上促進劑活化,充分發揮其硫化作用。遺憾的是多數促進劑尚未測定這一溫度。當多種促進劑配合使用時,有些促進劑的活性受到抑制,有些促進劑既使在其臨界溫度以下也會出現較大的活性。
③硫化平坦性。促進劑應使膠料在宜硫化期間有寬廣的硫化平坦曲線,換句話說,硫化膠的性能在這段時間內不應呈現明顯的變化,這對橡膠厚制品和實心制品特別重要。橡膠是熱的不良導體,硫化膠料的表面和內部受熱情況并不一致,寬廣的硫化平坦性是避免過硫并使制品各部分硫化均勻的保證。
④對混煉膠和硫化膠性能的影響。促進劑在硫化期間參與橡膠空間網狀結構的形成,對硫化膠的結構亦即對其物理機械性能和老化性能的優劣有直接關系。有些促進劑對混煉膠有軟化作用,使膠料的可塑度增加,改變了膠料的加工性能。因此選用促進劑對這些性質的了解很有必要。
⑤分散性。在膠料中分散性能不好的促進劑,不但需要較長的混煉時間,增加設備動力消耗,還往往因為混煉不勻而使制品硫化不均。對于一些難于分散的促進劑,可作為母煉膠使用。
⑥污染性及著色性。有些促進劑由于本身帶有不同的顏色而使橡膠制品著色,有些受化學作用或日光曝曬后使制品變色,這些促進劑都不能用作白色或艷色制品。此外有些促進劑也能通過接觸遷移而污染其他物質。
⑦水溶性。對膠乳制品的生產來講,選用水溶性促進劑比較方便。
⑧毒性。目前使用的促進劑大多數沒有毒,但有些促進劑有臭味,個別是有毒性的。這些促進劑在醫療衛生制品和食物接觸的橡膠制品中不能使用。使用有毒的促進劑在操作過程中應加以防護。
⑨促進劑的并用。每一種促進劑都有自己的特性,為了滿足膠料在操作過程中具有良好的工藝性能和使硫化膠具有優良的物理化學性能,可將幾種促進劑并用,彼此相互取長補短。
⑩還要考慮到和其它配合劑的相互作用以及成本等因素。

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