通常指脂肪烴油、環(huán)烷油、芳香烴油、機油、白油等,均無官能團結(jié)構(gòu),在機械和熱作用下,只起到對橡膠的潤、擴散、溶脹、松懈橡膠整個分子并使之發(fā)生移動。如果用增塑理論解釋,軟化劑只起到分子外增塑作用,或物理增塑劑。
橡膠工業(yè)用增塑劑
通常指脂肪酸、飽和或不飽和脂肪酸酯或鋅皂、鎂皂、鈣皂等。都含有極性基,并通過其極性力作用,包封橡膠分子鏈的極性鏈端,或改變橡膠分子側(cè)鏈鏈端的極性力,使橡膠分子得到穩(wěn)定,起到降低橡膠分子鏈的相互作用,提高
分子的相互移動能力,最終改善膠料的流動性。這種通過極性基的化學(xué)作用來改善彈性體的塑性,常稱為分子內(nèi)增塑作用。對于脂肪酸或其他酯或其皂,除了內(nèi)增塑作用外,因大分子的脂肪酸基與橡膠有良好的相容性,因此也具有物理增塑作用,或外增塑作用。
橡膠增塑劑的選用原則:一種理想的橡膠增塑劑應(yīng)具備以下條件:
① 與橡膠等原材料的相容性好;
② 對硫化膠或熱塑性彈性體等產(chǎn)品的物理性能無不良影響;
③ 充油和加工過程中揮發(fā)性小;
④ 在用乳聚工藝合成的充油橡膠生產(chǎn)中應(yīng)具有良好的乳化性能;
⑤ 在生膠混煉過程中應(yīng)使其具有良好的加工性、操作性及潤滑性;
⑥ 環(huán)保、無污染;
⑦ 具有良好的光、熱穩(wěn)定性
⑧ 質(zhì)量穩(wěn)定,來源充足,價格適中。
橡膠增塑劑生產(chǎn)廠通常按照用戶的要求,有針對性地選擇原料,重點解決用戶所關(guān)心的主要性能指標(biāo),同時還提供系列產(chǎn)品供用戶選擇。生膠、助劑、橡膠配合與加工共同組成了橡膠及其制品的生產(chǎn)過程。橡膠增塑劑作為橡膠的增塑體系,在橡膠的配合與加工過程中應(yīng)用得越來越廣泛,是橡膠行業(yè)中僅次于生膠和炭黑的第三大材料。
橡膠增塑劑關(guān)鍵的特性是它們各自所表現(xiàn)的與橡膠的相容性和穩(wěn)定性,相對而言,三大類橡膠增塑劑的優(yōu)缺點如下。
(1)石蠟基橡膠增塑劑的抗氧化性和光穩(wěn)定性較好,但相容性和低溫性相對較差,因此在很多應(yīng)用場合,由于石蠟基橡膠增塑劑與橡膠的相容性較差,無法提供良好的加工性能。
(2)芳香基橡膠增塑劑與橡膠的相容性最好,所生產(chǎn)的橡膠產(chǎn)品強度高,可加入量大,價格低廉;但顏色深、污染大、毒性大,隨著環(huán)保要求的日益提高,使用上逐步受到限制。
(3)環(huán)烷基橡膠增塑劑兼具石蠟基和芳香基的特性,其相容性較好,且無污染、無毒,適應(yīng)的橡膠膠種較多,應(yīng)用廣泛,是最理想的橡膠增塑劑。通常遵循物質(zhì)相似相容原理,芳香基橡膠增塑劑主要用于SBR,BR,NR和CR等橡膠制品的生產(chǎn);石蠟基橡膠增塑劑主要用于EPDM,IIR和IR等橡膠制品的生產(chǎn);環(huán)烷基橡膠增塑劑主要用于SBR,BR和NR等熱塑性彈性體及橡膠制品的生產(chǎn),也廣泛用于IIR,IR和EPDM 等橡膠制品的生產(chǎn)。
若是加工與生活日用品有關(guān)的橡膠制品,則橡膠增塑劑的毒性是關(guān)鍵指標(biāo),因此需要推薦使用優(yōu)質(zhì)環(huán)保型橡膠增塑劑,而芳香基橡膠增塑劑是目前世界公認(rèn)的致癌物,故不可使用。但是考慮到綜合成本問題,芳香基橡膠增塑劑在對健康要求不高的場合仍然大量使用,如生產(chǎn)輪胎等橡膠制品,但在生產(chǎn)過程中要特別注意對工人的勞動保護。
選擇橡膠增塑劑的種類和具體粘度等級主要根據(jù)用戶所采用的原材料、生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)成本等綜合而定。
石蠟基橡膠增塑劑與橡膠的相容性最差,加工困難,但穩(wěn)定性、彈性和拉伸強度較好;芳香基橡膠增塑劑與橡膠的相容性最好,加工容易,但穩(wěn)定性最差,毒性最大;環(huán)烷基橡膠增塑劑則介于二者之間,是一種較為理想的橡膠增塑劑。
各種橡膠與橡膠增塑劑類型的選擇
1、SBR硫化膠中含有約百分之三十與硫化無關(guān)的低相對分子質(zhì)量部分。以適宜粘度的橡膠增塑劑加入高相對分子質(zhì)量的SBR 中替代低相對分子質(zhì)量部分,既可保持SBR硫化膠的物理性能,又改善了膠料的加工性能,同時還降低了膠料生產(chǎn)成本,增大了SBR的產(chǎn)量。根據(jù)物質(zhì)相似相容原理及用途和使用場合的不同來選用橡膠增塑劑,如輪胎要求良好的物理性能,且基本不與人體長期接觸,因此可填充芳香基橡膠增塑劑。
2、BR作為制造汽車輪胎膠料的主要組分之外 還可用于生產(chǎn)膠帶、膠管等。通常BR與NR并用,可使橡膠制品獲得更好的物理性能。充油BR既兼有BR的特點,又改進了膠料的加工性能和物理性能,降低了成本。將充油BR用于制造輪胎,可以延長輪胎的使用壽命,提高輪胎的抗?jié)窕阅?。BR充油可使用環(huán)烷基和芳香基橡膠增塑劑,一般充油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.27~0.33,充油工藝與SBR相似。
3、橡膠增塑劑對EPDM的影響因聚合物的粘度和第三單體的種類及用量而異。由于芳香基橡膠增塑劑中的芳香稠環(huán)會吸收自由基,因此對過氧化物硫化產(chǎn)生影響,不易在快速硫化中使用;石蠟基和高飽和度環(huán)烷基橡膠增塑劑的加工性能良好,可賦予硫化膠較高的拉伸強度。因此,EPDM優(yōu)先使用石蠟基或環(huán)烷基橡膠增塑劑。
4、普通粘度的CR填充橡膠增塑劑是為了改善膠料的加工性能。由于其用量較小,對橡膠增塑劑的品種無需過分選擇,一般使用環(huán)烷基橡膠增塑劑。CR常用來制作耐油或耐烴類溶劑的制品,因此,如果在混煉膠中填充與某種油(或溶劑)于CR 中達到膨潤平衡時體積增大率相同的橡膠增塑劑,所得到的制品在與該油(或溶劑)接觸時體積不會發(fā)生變化。高粘度的CR能大量地添加填充劑和橡膠增塑劑,但硫化膠的拉伸強度和扯斷伸長率將下降。由于橡膠增塑劑的填充量大,因此宜選擇不易滲出且芳香烴碳原子所占比例大的橡膠增塑劑。
5、NR充油后具有以下特點:柔軟性好,易于混煉加工;抗?jié)窕阅芎?,可提高輪胎的耐磨性;但抗撕裂性能下降,扯斷永久變形大,主要適用于制造雪地防滑輪胎。含油量大的NR硫化膠的物理性能明顯低于普通NR硫