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橡胶焦烧和解决方案

作者:周 发布时间:2019-11-20 18:09
橡胶焦烧和解决方案
 
胶料在加工过程中的早期硫化现象,称为焦烧(又称死料)。橡胶的焦烧是超前硫化现象,即是橡胶硫化前的各项工序(炼胶、胶料存放、挤出、压延、成型)中出现的提前硫化现象,故也可称为早期硫化,其严重影响企业生产流程的顺畅及制品的质量稳定
     一、 焦烧产生的现象
    橡胶与硫化剂、促进剂及其它配合剂混炼后,就开始了它的受热过程。混炼胶料在停放、热炼、压延、压出、成型及硫化前的操作过程中,都受到热的作用,由于橡胶导热性差,热量的累计效应使得胶料距离焦烧起点(交联开始)越来越近。如果这种热积累增长过快,会导致在硫化前出现交联,使胶料塑性下降、流动性变差、表面粗糙、熟胶粒子、压延收缩、溶解困难、粘结困难等现象。
二、焦烧产生的原因
从硫化反应机理来说,造成早期硫化的主要原因是橡胶打料过程中已经开始化学反应,在较高的操作温度下,硫化剂、活性剂、促进剂己经有少量的相互活化,生成了少量的硫化先躯络合物这么一种常温硫化剂,温度达到20℃以上就能硫化。当温度超过30℃时,反应会加剧,并使配合剂中的促进剂的临界活化能继续降低,产生更多的络合物,使胶料的诱导期很快地消耗掉,更容易产生焦烧。
 
相关理论及实践证明,焦烧与硫化体系、混炼温度、环境湿度有关。焦烧的实质是交联反应,交联反应速度与温度呈正相关,与硫化促进剂的活性呈正相关。 所以,硫化临界温度低的促进剂容易造成胶料焦烧,加工过程温度过高的产品容易焦烧,炎热的夏季,胶料容易焦烧。其中,促进剂对焦烧性能起着决定性的影响,正确的促进剂选择有助于胶料的混炼、压延、压出及操作安全性。
三、焦烧的解决办法
阻 止焦烧实质是阻止或减少络合物生成量。其实选择促进剂的品种也就是选择临界活化温度较高的促进剂,调节表面活性剂的用量,就是调节活性剂的活化能,工艺上用过水机、冰水机降温的目的也就是减少生成络合物的操作时间。阻止焦烧,主要通过调整配方,选择硫化临界温度高、抗焦烧性能好的促进剂及功能助剂,控制炼胶时间,降低炼胶操作温度,改善储存环境,缩短存放时间。 促进剂的抗焦烧性能与其临界温度有关,超过临界温度促进剂迅速活化,多种促进剂的配合使用时,有些促进剂会受到抑制,有些促进剂在临界温度下也会出现较大的活性。
四、促进剂选择对焦烧的影响
不同种类促进剂的作用特征取决于它们的临界温度。为使胶料具有足够的加工安全性,应尽量选用迟效性或临界温度较高的促进剂。 选择硫化体系时,应首先考虑促进剂本身的焦烧性能,选择那些结构中含有防焦官能团(-SS-等)、辅助防焦基团(如羧基、磷酰基、硫代磷酰基)的促进剂。次磺酰胺类促进剂就是一种焦烧时间长、硫化速度快、硫化曲线平坦、综合性能较好的促进剂,其加工安全性好,适用于厚制品硫化。 各种类促进剂的焦烧时间依下列顺序递增:ZDC<TMTD<M<DM<CZ<NS<NOBS<DZ。单独使用次磺酰胺类促进剂时,其用量约为0.7质量份左右。 减少硫化促进剂的配合量可提高抗焦烧性能,但这样会导致橡胶制品的物理性能下降。硫化促进剂单独使用的情况很少,为了保证最适宜的硫化性能,常常采用几种类型的促进剂并用的体系,其中一些用于促进剂硫化,另一些则用于保证胶料的加工安全性。一般来说,通用橡胶用的主促进剂为噻唑类或次磺酰胺类促进剂。主促进剂DM较促进剂M的抗焦烧性能好,次磺酰胺类促进剂虽然有耐焦烧性,但由于硫化的起步速度慢,所以要根据胶料使用要求进行选择。胍类、秋兰姆类系辅助促进剂,在盛夏高温季节,辅助促进剂要减量使用,而主促进剂则尽量不减少其配合量。 常用的促进剂TMTD,其硫化诱导期极短,可使胶料快速硫化。为了防止焦烧,可与次磺酰胺类(如CZ)、噻唑类(如DM)并用;但不能与促进剂D或二硫代氨基甲酸盐类促进剂并用,否则将会使胶料的抗焦烧性更差。单独使用秋兰姆类的胶料,即使不加硫磺或少加硫磺,其焦烧时间都比较短。在这种情况下,并用次磺酰胺类或噻唑类促进剂同时减少秋兰姆促进剂用量,则可延长其焦烧时间。 胍类促进剂(如促进剂D)的热稳定高,以其为主促进剂,胶料的焦烧时间长,硫化速度慢。 二硫代氨基甲酸盐类促进剂,会急剧缩短不饱和橡胶胶料的焦烧时间,并用胍类促进剂时,焦烧时间会进一步缩短。因此二硫代氨基甲酸盐类促进剂适于在低不饱和度橡胶(如丁基橡胶)中使用,也适于在低温硫化或室温硫化的不饱和橡胶中应用。 在含有噻唑类和次磺酰胺类的NR胶料中,加入硫化剂DTDM可以提供胶料的抗焦烧性。在丁苯橡胶中加入硫化剂DTDM,抗焦烧效果小。 在氯丁橡胶胶料中,增加氧化镁用量,而减少氧化锌用量,可降低硫化速度,延长焦烧时间。当然,NA-22的用量也是影响焦烧性能的重要因素。在含有TMTD和氧化锌的氯化丁基橡胶胶料中,加入氧化镁和促进剂DM均可延长胶料的焦烧时间。
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