橡膠促進劑并用的如何應用
從工藝性能和制品性能兩方面考慮促進劑的選用時,單用一種促進劑常不能收到理想的效果。如促進劑D雖能賦予硫化膠高的拉伸強度和定伸應力,但硫化速率慢,平坦性較差,硫化膠耐熱老化性差促進劑TMTD雖然硫化速率快、硫化度高,但加工安全性差,容易焦燒和過硫;噻唑類和次磺酰胺類的硫化膠有著較髙的拉伸強度以及良好的耐磨、耐熱、耐老化性能,硫化平坦性也好,但有時硫化速率顯得不夠快,焦時間過長。為了進一步提高硫化速率,達到全面的較高的使用價值,在橡膠配方中硫化體系的設計常采用兩種或三種促進劑并用,以收到取長補短或相互活化的效果,從而適應加工工藝及提高產品質量的需要。將促進劑進行并用時,通常是以一種促進劑為主(稱主促進劑或第一促進劑),另一種促進劑為副(稱副促進劑或第二促進劑)。主促進劑用量較大,且并用后的硫化特性上都顯示了其基本特征,而副促進劑用量較小(一般為主促進劑用量的10%~40%)。如DMD(12:0.4)CZ:TMTD(1:0.2)中DM和C乙都是主促進劑,而促進劑D和促進劑TMTD在這個系統中稱為副促進劑或第二促進劑以A代表酸性促進劑,以B代表堿性促進劑,以N代表中性促進劑促進劑的并用類型則有AA、BB、N、AB、NA、NB型等,但最常用的是AB、AA、NA型并用。
①AB型并用。此類并用也稱作相互活化型,是以酸性促進劑為主促進劑,堿性促進劑為副促進劑的一種并用方法;并用后的促進效果比單用A或單用B時都好。最典型的是噻唑類和胍類促進劑并用,例如促進劑M為準超速級,促進劑D為中速級,但并用后可達超速級效果,表現為硫化活性大(硫化起點快、硫化速率快),硫化膠的拉伸強度、定伸應力、硬度、耐磨性比其中任何一種促進劑單用時都高。圖3-22為促進劑M和促進劑D在NR中單用、并用的效果對比。促進劑M和促進劑D在理論上以等摩爾并用時,效果最為突出。此時膠料的定型速率和硫化速率最快,機械性能也最高,但易焦硫化平坦性差,工藝安全性差。所以在實際生產中為保證工藝安全,通常促進劑M和促進劑D的并用量一般控制在M:D=5:(2~4)(質量比)。為提高操作安全性,目前最廣泛使用的是促進劑DM和促進劑D并用,它與促進劑M和促進劑D并用相仿,只是硫化起點和硫化速率稍慢。實際上噻唑類和六亞甲基四胺并用效果也很好。促進劑M、促進劑DM和促進劑D三者并用,是促進劑M和促進劑D并用的發展。其中應把促進劑M、促進劑DM共同視為第一促進劑,促進劑D為第二促進劑。此種并用方法適用于促進劑總用量大、工藝操作要求穩定性較好的情況下使用,并可利用促進劑DM的增減來調節硫化起點。AB型并用體系具有下列優點:可縮短硫化時間或降低硫化溫度,并可減少促進劑用量,因而可提高生產效率,降低生產成本;硫化起點快,尤其適用于非模型硫化要求膠料定型速度快的場合;硫化膠的拉伸強度、定伸應力及耐磨性均有顯著改善;彌補了單用促進劑D時耐老化性能差的缺點。
②AA型并用。此類并用也稱為相互抑制型。這是兩種不同類型的酸性促進劑并用,其并用后使體系的活性在較低的溫度(指操作溫度)下受到遏制,從而改善焦嬈性能,但在硫化溫度下,仍可充分發揮快速硫化作用。典型的A型并用體系有兩種:一種是主促進劑為超速或超超速級的(如促進劑TMTD或促進劑ZDc),副促進劑為準超速級的(如促進劑M或促進劑DM),如在NR中,促進劑ZDC1份時,焦嬈時間為3.5min,若將其10%用促進劑M替換,則焦燒時間可延長至8.5min而硫化速率不變,并使硫化膠的拉伸強度有一定提高;另一種是以準超速級的為主促進劑,超速級或超超速級的為副促進劑,并用后也可獲得相似的效果例如斜交輪胎的纖維胎體膠料配方可采用此種并用方法,以得硫化起點慢、硫化速率快的效果。硫化起點慢,膠料起始硫化前有較好的流動性,有助于提高膠料和纖維簾線間的附著力;硫化速率快,可保證這些內層膠料在受熱較晚的條件下能與胎面膠同步硫化。促進劑M(或促進劑DM)與促進劑TMTD并用時,如促進劑M(或促進劑DM)用量為1份左右時,促進劑TMTD用量一般為0.05~0.1份(合成橡膠中可達0.2份或以上),若促進劑TMTD用量過高時,會使硫化平坦性下降,硫化膠的耐疲勞龜裂性能下降。