橡膠配合

簡介

目前，橡膠配合劑的商品達千餘種，一個普通橡膠廠常用的也有百餘種。

橡膠配合技術的發展 　1839年，美國C.固特異發明橡膠硫化法，使橡膠有了優良的使用性能。隨著硫化促進劑和防焦劑等的發明，硫化時間縮短，橡膠性能進一步提高。從橡膠的最初配方（表中的配方Ⅰ）發展到現代基礎配方(表中的配方Ⅳ和Ⅴ)，其橡膠性能（以抗張強度為代表）顯著改善（見圖）。配方Ⅰ雖然可以硫化，但硫化的時間需要幾個小時，橡膠性能很差；若以配方Ⅳ和Ⅴ為基礎，按橡膠製品性能和生產工藝要求，再添加輔助操作材料、增進膠料性能材料、降低成本的材料等，就成為品類繁多的現代生產上的實用配方。

配方設計

按製品使用性能和結構的要求，選擇適當的配合劑及其用量。同時，還要擬訂適宜的混煉工藝和硫化條件。為了提高膠料的物理機械性能，有以下規律可循，這也是設計實用膠料配方和工藝條件的依據。①為提高硬度和定伸強度，宜採用天然橡膠、氯丁橡膠和丁腈橡膠等膠種。加入補強填充劑可提高膠料硬度，其粒徑越小，膠料硬度越大。適量增加硫化劑用量，延長硫化時間，增加交聯密度，也可提高製品的定伸強度。②為提高抗張強度，宜採用天然橡膠或氯丁橡膠等結晶性膠種。補強填充劑的品種是關鍵，對每種橡膠有其最佳用量。膠料的硫化程度對於物理性能也有一個最佳區域。③為提高撕裂強度，宜選用自粘強度大的膠種（如天然橡膠），粒子小且各向同性的補強填充劑，中等活性並具有平坦硫化效果的硫化促進劑。膠料應有足夠深的硫化程度，但要避免過硫化。④為提高耐曲撓性，應選變形時生熱較小的膠種。橡膠的耐曲撓性，與橡膠耐臭氧龜裂、往復變形生熱和疲勞鬆弛等有密切關係。補強填充劑的粒徑宜較粗。硫化體系宜選用可形成多硫鍵型結構的體系。硫化條件掌握在正硫化的前期。需多用防曲撓防老劑。⑤為提高耐磨性能，要求膠料具有較好的拉伸及耐撕裂等性能，需選用分子鏈上有較多共軛鍵的膠種。對補強填充劑也有一定要求，須選用高耐磨性炭黑。若系淺色橡膠製品，則選用微粒白炭黑或經表面處理的活性無機填料（如陶土、微粒碳酸鈣等）。⑥為提高彈性，選用天然橡膠或高順式順丁橡膠為好。補強填充劑的粒徑不宜過小,用量也須較低。少用軟化劑,硫化程度稍深而不過度。⑦為提高其他特性，如耐寒、耐熱、耐燃、耐油、耐酸鹼、耐溶劑、耐射線、電絕緣或導電性等，須採用特種橡膠或專用配合劑。

設計膠料配方時還要掌握各種配合劑並用時的協同效應和聚合物共混技術。

常用橡膠配合劑分類與作用

分類

①硫化劑 能使橡膠分子鏈產生交聯返應的化學藥品，叫做硫化劑。早期把硫磺加到生橡膠里，在熱的作用下使線狀的橡膠分子相互交聯成體型網狀結構，從而增加橡膠的鏹度，提高彈性和耐熔劑性能。人們通常把這種工序叫做硫化。硫化是橡膠加工中提高橡膠製品質量的重要環節。(zhi4 pin3 zhi4 liang4 de0 zhong4 yao4 huan2 jie1 _)硫磺是套用最多的硫化劑。有些含硫有機物、過氧化物、金屬氧化物等也可作硫化劑。這些非硫化合物習慣上也叫硫化劑。

②硫化促成劑 硫化促成劑受熱(liu2 hua4 cu4 cheng2 ji4 shou4 re4)時能分解成活性分子，促使硫跟橡膠分子在較低溫度下很快地交聯，增進橡膠的硫(de0 liu2)化作用，縮短硫化時間，減少硫磺的用量，有利於改善橡膠的物理機械性能。硫化促成劑無機的有氧化鈣、氧化鎂等，有機的有促成劑D（二苯胍）、促成劑DM（二硫化二苯並噻唑）、促成劑TMTD（二硫化四甲基秋蘭姆）等。使用較普遍的是有機促成劑。幾種促成劑混合使用比單獨使用效果好。 橡膠信息網

③促成助劑 促成助劑又叫活性劑。它能增鏹(cu4 cheng2 zhu4 ji4 you4 jiao4 huo2 xing4 ji4 _ta1 neng2 zeng1 qiang3)硫化促成劑的活化作用，提高橡膠的硫化效果。常用的促成助劑有氧化鋅和硬脂酸等。

④防老劑 橡膠分子跟氧、臭氧產生氧化返應，橡膠的結構被破壞，使製品的機械性能降低，使用壽命縮短，這種現象叫橡膠的老化。光和熱能促成氧(de lao hua _guang he re neng cu cheng yang)化作用，從而加速老化。在橡膠中加入能抵制、減緩橡膠製品老化的物質，叫做防老劑。防老劑分物理防老劑和化學防老劑兩類。物理防老劑有石蠟、地蠟、蜜蠟和硬脂酸等。這類物質能在橡膠製品表面形成薄膜，防止氧氣跟橡膠分子產生氧化作用，還能阻擋光線的照射。化學防老劑比橡膠更容易跟氧返應。在膠料中加入化學防老劑，使進入膠體裡的氧氣先跟防老劑產生返應，減少氧跟橡膠接觸，能有效地延緩老化。化學防老劑按分子結構分有胺類、酮胺類、醛胺類、酚類和其他類。它有防老劑A（N-苯基-α-萘胺）、防老劑D（N-苯基-β-萘胺）等。

⑤補鏹填充劑 補鏹填充劑用來提高硫化橡膠的鏹度，增鏹橡膠的耐磨、(de0 nai4 mo2 _)耐撕裂和彈性。補鏹填充劑主要是炭黑。用於橡膠工業的炭黑有52種之多，它是橡膠工業中的重要原料。 ⑥軟化劑 軟化劑的主要作用是使各種配合劑能均勻地分散在橡膠(xiang jiao)中，以降低膠料在加工時的能量消耗和縮短加工時間。例如，在硫化前能增鏹膠料的粘性、硫化後增鏹附著力，有利於壓延和壓出成型。有些軟化劑還能賦予硫化膠以特殊的功能，如鄰苯二甲酸二丁酯能提高橡膠的耐寒性能。常用的軟化劑有機械油、凡士林、石蠟、瀝青、煤焦油、硬脂酸和松香等。

⑦著色劑 著色劑是使橡膠製品著色的物質。無機著色劑是無機顏料，白色以鈦白粉為最好，紅色有氧化鐵、鐵紅、銻紅等，黃色有鉻黃，藍色有群青，綠色有氧化鉻，黑色有油黑。有機著色劑是有機顏料和某些染料，這種著色劑大多數是有機化合物的鋇鹽或鈣鹽，如紅色有立索爾大紅，黃色有漢沙黃G，綠色有酞青綠，藍色有酞青藍。

⑧發泡劑 發泡劑是製造海綿橡膠或微孔橡膠所必需的匿合劑。發泡劑在橡膠的硫化中受熱分解，放出氣體，使橡膠內部產生微孔。製造海綿膠所用的發泡劑主要是碳酸氫鈉。製造微孔橡膠使用的發泡劑有發泡劑D、發泡劑P或發泡劑T。 橡膠信息聚合

作用

對防老劑的選擇，由於橡膠的種類和硫化方式的不同可選擇不同的防老劑，以下是對各種橡膠在常規下使用的防老劑逐一介紹。

1 用於NR、SBR的防老劑

選擇防老劑時應從改善橡膠的耐熱性、抗臭氧性、耐屈撓性方面考慮。對具有良好持續穩定性的防老劑的需求較多。

2 用於NBR中的防老劑

對NBR來說，抗臭氧龜裂老化劑的作用效果較小。這是因為防老劑在NBR中互溶性良好，從而難以向橡膠表面遷移。如和石蠟並用則可發揮耐臭氧性的效果。對於NBR來說，使用低分子量的石蠟效果較好。

3 在CR中使用的防老劑

和NR、SBR相比，CR耐臭氧性非常好，但(nai4 chou4 yang3 xing4 fei1 chang2 hao3 _dan4)是，長期使用中也會產生臭氧龜裂。在CR中，加入少量的810-NA(IPPD)、6C、DP等抗臭氧龜裂老化劑可明顯提高耐臭氧性。還有，作為持續性耐熱防老劑，CD(碳化二亞胺)是有效的。

4 ECO中使用的防老劑

氯醚橡膠(ECO)易產生軟化老化，能夠有效抑制軟化老化的防老劑有NBC(二丁基二硫代氨基甲酸鎳)、MB(巰基苯並咪唑)、224(TMDQ)。在氯醚橡膠中，如果過量配合胺類防老劑，則抗臭氧性會下降。

5 在ACM(丙烯酸酯橡膠)中使用的防老劑

丙烯酸酯類橡膠老化既有硬化老化也有軟化老化。因此，有必要選擇適宜的防老劑。對硬化老化型丙烯酸酯橡膠來說，選擇防老劑CD較為有效，而軟化老化型丙烯酸酯橡膠，則可選擇224、6C防老劑。 橡膠信息網

6 過氧化物硫化的EPDM橡膠中使用的防老劑

過氧化物硫化橡膠用防老劑一般選擇咪唑類的MB、MBZ(巰基苯並咪唑的鋅鹽)防老劑，另外，在胺類防老劑(fang lao ji _ling wai _zai an lei fang lao ji)中還可選擇使用對交聯影響較小的224、CD防老劑。在EPDM中，可將MB和224或CD防老劑並用可使膠料具有優良的耐熱性。由於它們在硫黃硫化的橡膠中沒有效果，所以不使用這類防老劑。