在橡胶胶料中配入少量促进剂,能大大促进橡胶与硫化剂(交联剂)之间的反应,凡能加快硫化反应速度,缩短硫化时间,降低硫化反应温度,减少硫化剂用量产能提高或改善硫胶有物理机械性能的配合剂,称为硫化促进剂。那么,橡胶硫化促进剂有哪几种分类?
一、促进剂按硫化速度分类
1、超超速级:二硫代氨基甲酸盐、黄原酸盐类
2、超速级:秋兰姆
3、准超速级:噻唑、次黄酰胺类
4、中速级:胍类
5、慢速级:醛胺类、硫脲类
二、促进剂按酸碱性分类
1、酸性促进剂:噻唑、秋兰姆、二硫代氨基甲酸盐、黄原酸盐类
2、碱性促进剂:胍类和醛胺类
3、中性促进剂:次黄酰胺类和硫脲类
三、促进剂按化学结构分类
1、噻唑类:它们是酸性促进剂。噻唑类促进剂的特点是硫化速度快,硫化曲线平坦,硫化胶综合性能好,有良好的耐老化性能,应用范围广泛,适合于天然橡胶及各种合成橡胶,宜和酸性炭黑配合,与炉法炭黑配合须注意焦烧的危险性,无污染,可作浅色橡胶制品,有苦味,不宜用于食品工业。噻唑类促进剂与秋兰姆、二硫代氨基甲酸盐类、硫脲等并用具有防焦功能,与碱性促进剂并用构成了活化噻唑类促进剂的硫化体系,缩短了硫化时间,提高了硫化速度,改善了胶料的性能。
2、次磺酰胺类促进剂:与噻唑类相同的是促进基相同,但比噻唑类多了一个防焦基和活化基。促进基是酸性的,活化基呈碱性,因此次磺酰胺类促进剂是一种酸碱自我并用型的促进剂,它兼有噻唑类促进剂的优点,又克服了焦烧时间短的缺点。其特点如下:(1)诱导期长,硫化速度快,硫化曲线平坦,硫化胶综合性能好;(2)宜与炉法炭黑配合,有充分安全性,利于压出、压延及压模胶料的充分流动性;(3)适用于高温快速硫化和厚制品硫化;(4)与酸性促进剂并用,形成一个活化的次磺酰胺硫化体系。一般说来,次磺酰胺诱导期长短受到与胺基相连的基团大小有关,基团越大,诱导期越长,防焦效果越好。由于次磺酰胺促进剂有活化基,因此促进剂在高温下易分解,其硫化平坦性比噻唑类稍差,应避免过硫。
3、秋兰姆类:也是橡胶工业中使用较广泛的类别之一,常用品种如下:TMTM、TMTD、TETD、TRA,从结构式中可看出,一般的秋兰姆都含有二个活性基和二个促进基所组成,因此硫化速度快、焦烧时间短,是一种超速级的酸性促进剂。应用时应特别注意焦烧倾向。在秋兰姆中当 z ≥ 2时,它含有硫化基团,硫化时析出活性硫原子,参与交联反应使胶料硫化。因此TMTD、TETD、TRA等可作硫化剂,用于无硫硫化、制取耐热胶料或者用于高温的硫化场合。
4、二硫代氨基甲酸盐类:从结构式可看出,比秋兰姆类更活泼,除了活性基、促进基相同之外,它含有一个过渡金属离子,使橡胶不饱和双键更容易极化,比秋兰姆类的硫化速度更快,是一种超超速级酸性促进剂。它诱导期极短,用于室温硫化及胶乳制品的硫化,也用于低不饱和度橡胶如丁基橡胶三元乙丙橡胶EPDM的硫化,它赋予硫化胶优良的耐老化性能。
5、胍类:属中慢速碱性促进剂,是碱性促进剂中用量最大的一种,广泛用于天然橡胶和各种合成胶中。最常用的是DPG、DOTG,其结构特点是有活性基,没有促进基和其他官能团、较慢、操作安全性好,但硫化速度较慢。适用于厚制品如胶辊的硫化,提高海绵的定伸应力。但胍类促进剂容易使产品老化龟裂,且有变色污染性。它的最大优点是与酸性促进剂并用(如与噻唑类)并用活化了硫化体系,又克服了自身缺点。
6、硫脲类:该类促进剂的促进效能低,抗焦烧性能差,除了氯丁橡胶、氯化聚乙烯用于促进和交联功能外,其他二烯类橡胶极少采用。ETU、DETU是氯丁橡胶常用的促进剂。
7、醛胺类:它是醛和氨的缩合物,它是一种弱的碱性促进剂,具有4/个封闭的活性胺基,是慢速促进剂,无焦烧危险,一般用作第二促进剂,与其他促进剂并用。此外还有乙醛胺,也称AA或AC,是一种慢速促进剂。
8、黄原酸类:它是一种酸性超超速级促进剂,其硫化速度比二硫代氨基甲酸盐类的还要快,除低温胶浆和胶乳工业使用外,一般都不采用,其代表产品是ZIX,异丙基黄原酸锌。
由于橡胶类型不同,同一促进剂对不同橡胶硫化的促进作用也不同,应合理的选用橡胶的硫化体系。橡胶硫化促进剂的作用如下:
1、促进剂可缩短硫化时间,减少硫磺用量,降低硫化温度,从而提高生产效率,降低成本。
2、促进剂可改善胶料的焦烧性能。促进剂对胶料的焦烧时间起着决定性的影响,选用硫化速度快和焦烧时间长的促进剂,以保证胶料在普通加工(如混炼、压延、压出)中不致过早硫化(焦烧),有利于提高生产效率和改善加工过程的安全性。在橡胶制品的实际配方中,很少单独使用一种促进剂,而是多种并用,以控制硫化速度和焦烧时间。
3、使胶料硫化平坦性好,不易过硫,有利于改善橡胶制品,特别是后制品的物理机械性能。可以通过调整硫化体系来提高硫化胶的物理机械性能和耐老化性能。
4、改善制品的外观质量。一方面是由于硫黄量降低,不致产生喷硫现象;另一方面是硫化温度降低了,且硫化时间较短,在使用有机着色剂时,能使橡胶制品保持鲜艳色泽。选用促进剂时,要求无毒,无污染性。
5、要求促进剂在胶料良好分散。应注意液态或低熔点促进剂在密炼机混炼过程中,易引起胶料滑动,造成分散不均或降低生产效率。