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    淺談橡膠的并用

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    淺談橡膠的并用

    發布日期:2023-03-23 作者: 點擊:

    淺談橡膠的并用

    無論是什么橡膠不可能具有十全十美的性能,使用部門往往對產品提出多方面的性能要求,為了滿予此目的,而采用橡膠并用的方法。如,為提高二烯烴類橡膠耐熱、耐光老化性能,可加入氯磺化聚乙烯。丁腈橡膠的耐粙性很好,但耐寒性不好,若并用10%的天/然膠,便可改良它的耐寒性。在橡膠中并用高苯乙烯、改性酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂等都可改良橡膠的補強性能。合成橡膠的工藝性能一般都不夠好,特別是飽和較高的合成橡膠,無論是煉膠、壓延、貼合、硫化等性能都比較差,所以常加入天/然橡膠或樹脂。以改良其未硫化膠的加工性能。如,丁苯橡膠加入5-20份低壓聚乙烯,可減少丁苯橡膠的收縮率。乙丙橡膠中加入酚醛樹脂可提高粘性。加入天/然膠對一般合成橡膠的工藝性能都會有所改良。為了改進工藝加工性能,并用天/然膠或樹脂的比例一般都在20%以下。有些合成橡膠性能優良,但價格昂貴,在不損害原物性的前提下,并用其它橡膠或樹脂是全可行的,如,丁腈膠中并用聚氯乙烯或丁苯膠中摻入天/然橡膠,都能起到這一作用。

    1. 橡膠并用要具有一些的相溶性,對橡膠來說天/然、順丁、異戊橡膠等能以任何比例均一地混合,終達到相溶狀態。而天/然膠與丁基橡膠就不能均一地混合。若硬性機械地混合,所得硫化膠的實際使用性能會顯著地下降,這是因為它們的相溶性很差。并用體系很為重要的因素是相溶性,從應用的觀點來看,如果混合不均,非但達不到并用的目的,反而影響工藝加工,特別是硫化。因此,并用問題的焦點是兩種橡膠能否相互混合,以及混合后達到什么樣的相容程度。固體橡膠并用時,因橡膠本身粘度很大,高分子的布朗運動不像液體那么容易,擴散速度較慢,對大分子的位移造成很大的阻力,嚴重影響橡膠間的互容作用。為此在工業生產中都采用機械力強化分子運動,用提高溫度和加入軟化劑的方法來降低粘度,以推進兩種橡膠的混合,所以產物從宏觀上來看雖沒有相分離,但真正達到溶解狀態也不是很多的,其原因包括下來有以下幾點,橡膠的極性、內聚能密度、橡膠的結晶、橡膠的分子量等。

    2.分散性,高分子固相體橡膠的粘度高,縱然選擇相容性較好的的兩種橡膠,用開練機、密練機在高剪切作用下混合,要像低分子液體那樣,呈分子狀態的均一分散狀態,也是很因難的。橡膠分子的布朗運動不象液體那樣自由,擴散速度較慢,從外表上看是均一地混合了,由于兩種或多種橡膠的分散狀態在廣泛的范圍內變化,并用膠的物理性能將產生很大的差異。兩種橡膠在空氣中混合時,由于相容性的不一致可產生兩種不同的分散狀態。,即均相分散狀態和非均相分散狀態,實際上并用達到均相分散狀態的可能性很小,在部分是非均相分散狀態組分之間仍然保持一些的界面。以不連續相(島相)分散于連續相(海相)中的分散狀態。非均相分散狀態分為以下三級A,宏觀非均相級,區域尺寸為10-100微,B,微觀非均相為0.1-2微C,半均相級成接枝或嵌段兩種共聚體。一種并用體的分散狀態不可能單一純地存在著一個狀態,而是以幾種狀態并存的局面,只不過某一/級為主而已。

    3.共硫化,除了相容性和分散性外,橡膠并用的另一個重要因素是共硫化性。它是指并用橡膠的硫化體系選擇和硫化速度的調整問題。對相同硫化速度而言,通用橡膠以天/然膠為很是快,其次是異戊橡膠,順丁橡膠、乳聚順丁、丁苯膠。硫化速度較慢的橡膠可采用減少硫黃,增加促/進劑的方法,以與天/然橡膠的硫化速度互相配合。一般對同一硫化速度的橡膠,天/然橡膠為高硫黃低促/進劑、丁苯橡膠為低硫黃高促/進劑,順丁膠處于兩者之間。橡膠硫化速度的差異與其分子結構的關系很大。不同硫化體系橡膠,如天/然膠與氯丁膠或丁基橡膠并用。雖可以提高并用體系的加工性能,但因缺乏共硫化性能所得的硫化膠性能比平均值還低,不能獲得滿意的性能。把丁基橡膠鹵化后或提高不飽和度,可改良與天/然膠的共硫化。選用適宜的共硫化劑,如天/然膠與氯丁膠的共硫化劑可為醛類物質,并用性能差不多呈直線變化。從實際生產看,并用橡膠的共硫化性與分散性是不可分割的。橡膠之間分散越均勻,硫化的物理性能越好,但并用橡膠多為非均相分散狀態,由于兩相間硫化程度的差異以及界面之間的不同橡膠能否交聯、接枝等因素,對硫化膠的物性有決定性的影響,造成并用橡膠兩相間硫化程度不均的原因是1.硫化膠的溶解度,在溫室條件下,按通常配方所加入的硫化劑數量為過保和或近似于保和狀態,在硫化溫度范圍內就變成不保和狀態,并用兩相間的溶解度之差,造成兩相間硫化劑分配不均一,也存在濃度差,從而導致并用橡膠兩相間的硫化程度非均性2.硫化劑的擴散性,由于橡膠的溶解度不同,在并用體系的兩相間,硫化劑會引起擴散引起遷移,在一些溫度下,通常向硫化劑溶解度高的橡膠相遷移,當達到分配系數后,為平衡狀態。硫化劑等配合劑的擴散速度非常迅速,同一種橡膠中的濃度差異在短時間內就可消。

    總之并用橡膠物性的好壞與其硫化系統有密切的關系,選擇兩種橡膠并用時,要考慮到兩者所采用的硫化體系是否一致,有沒共硫化作用,對同一硫化體系而言,還存在著硫化劑的溶解度和擴散的差異,硫化時由于硫化劑偏向于擴散濃度大的橡膠,導致硫化速度快,結果造成過硫或欠硫的兩種橡膠并存,從而異相間形成不均一硫化,并用橡膠物性下降,如三元乙丙與丁苯膠并用效果就不夠好。為了提高二烯烴類橡膠的抗臭氧性能,并用相容性差的EPDM時,將EPDM的各種硫化促/進劑做接枝處理,可大大改良對NR的混合性,用加成硫黃法亦可改進EPDM/NR并用體系的耐疲勞、耐曲繞性。此外,并用體系中加入第三組份,或提高不飽和度,如IIR的異戊二烯烴從1.8%提高到18%,可提高二烯烴類橡膠的并用性能。還有使丙烯酸酯橡膠主鏈引入不飽和基團,使之能用硫黃共硫化。羥甲基化樹脂和丁腈橡膠并用可制得高抗張強度、高硬度產物。

    4.并用橡膠中的化學反應。天/然橡膠與順丁橡膠并用有交聯反應,而天/然膠與丁腈膠則無交聯反應。聚胺脂橡膠與丁腈膠并用體系也有交聯反應??傊⒂孟鹉z要充分考慮以上四點。



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