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橡膠制品配方中的活性氧化鋅
為了充分發(fā)揮有機(jī)促進(jìn)劑的作用,往往要配以有機(jī)或無(wú)機(jī)活性劑。活性氧化鋅是重要的無(wú)機(jī)活性劑,鉛和鎂的氧化物也很重要。重要的有機(jī)活性劑是脂肪酸(如硬脂酸、軟脂酸和月桂酸)、弱胺和這兩類物質(zhì)的鹽、多元醇和氨基醇,例如乙二醇和三乙醇胺。其中有些也作填充劑的活性劑。各種物質(zhì)的效應(yīng)是不容易區(qū)分的。
活性劑的特征之一是在膠料中用量較小就能大大提高硫化度。在很多情況下,不用活性劑實(shí)際上就不能硫化。
若用細(xì)粒子活性氧化鋅,對(duì)大多數(shù)情況來(lái)說(shuō),加入0.8%左右就能得到足夠高的硫化速度和硫化度。相反,活性氧化鋅粒子較粗時(shí)就要相應(yīng)地增加用量。當(dāng)必須少加活性氧化鋅時(shí)12512,例如制造透明制品和與食品接觸的制品時(shí),最好使用細(xì)粒子活性氧化鋅。根據(jù)粒子的粗細(xì),用3~5%的活性氧化鋅即能使硫化充分活化。雖然活性氧化鋅用量再增加時(shí)定伸強(qiáng)度還會(huì)進(jìn)一步提高,然而這種提高應(yīng)該主要看作是由填充效應(yīng)造成的。活性氧化鋅用量過(guò)高時(shí)的特征是膠料發(fā)硬,特別是用細(xì)粒子活性氧化鋅時(shí)更明顯。故在無(wú)模硫化時(shí)能防止變形。膠料的導(dǎo)熱性能也有增加,這對(duì)熱空氣硫化極其有利。最后,用活性氧化鋅作填充劑時(shí),得到的硫化膠具有特殊的彈性。因此,硫化膠的動(dòng)態(tài)性能在很大程度上受活性氧化鋅用量的影響。
與許多促進(jìn)劑一起使用時(shí),活性氧化鋅粒子的粗細(xì)對(duì)硫化起步有很大影響。如與次磺酰胺一起使用時(shí),用細(xì)粒子活性氧化鋅而不用粗粒子,硫化起步可以進(jìn)一步遲延。
有時(shí)用堿式碳酸鋅代替活性氧化鋅。前者比細(xì)粒子活性氧化鋅更易溶于橡膠,所以在制造高度透明的制品中,用量可以比較高。由于化學(xué)計(jì)量的關(guān)系,用碳酸鋅代替活性活性氧化鋅時(shí),活性劑的用量總要高一些才能得到一定的交聯(lián)度。盡管如此,用細(xì)粒子碳酸鋅,例如“透明活性氧化鋅”的硫化膠的顏色還要比用活性氧化鋅者淺,透明度也好。另外,堿式碳酸鋅的硬化作用比活性氧化鋅強(qiáng)。
如果硫化膠要有很好的耐高溫性能,用一氧化鉛(PbO)和鉛丹(PbO4)作活性劑要比活性氧化鋅合適。但氧化鉛對(duì)硫化的活化作用往往比活性氧化鋅強(qiáng),這一點(diǎn)應(yīng)該予以注意。
使用某些促進(jìn)劑,特別是用2-硫醇基苯并噻唑及其鋅鹽和二硫化二苯并噻唑時(shí),由橡膠、硫黃、促進(jìn)劑和活性氧化鋅組成的體系,還可用脂肪酸,如硬脂酸、軟脂酸或月桂酸進(jìn)一步活化。在這里,促進(jìn)劑、硫黃、活性氧化鋅和脂肪酸似乎形成一種“真正促進(jìn)劑”的絡(luò)合物。還可以看到:加入脂肪酸時(shí),硫化膠的機(jī)械性能的提高和脂肪酸鹽溶解度的增加之間有一定的關(guān)系(與單用活性氧化鋅比較)促進(jìn)劑及填充劑的分散更均勻。膠料用上面提到的硫醇促進(jìn)劑時(shí),加入脂肪酸能使定伸強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度、硬度和彈性提高到最佳水平。當(dāng)然,脂肪酸過(guò)多時(shí)對(duì)膠料有軟化作用,因而阻礙物理性能達(dá)到其最高水平。
在有關(guān)噻唑促進(jìn)劑的章節(jié)中已經(jīng)講過(guò),堿對(duì)幾乎所有促進(jìn)劑都有活化作用。堿性活性劑除大大改善硫化膠的機(jī)械性能外,有時(shí)還能大大提高硫化速度。
即使用堿性物質(zhì)活化的促進(jìn)劑,加入脂肪酸對(duì)膠料也有進(jìn)一步的活化作用,并由此得到較好的機(jī)械性能。此外,由于脂肪酸對(duì)因堿的活化作用所造成的較快的硫化速度有一部分抑制作用,所以用堿性物質(zhì)活化的硫醇促進(jìn)劑與脂肪酸一起使用時(shí),能夠增加流動(dòng)時(shí)間,并能改善機(jī)械性能。
在某種意義上,很多能活化硫化的堿性配合劑都可以說(shuō)是活性劑。
三烯丙基化合物,如三聚氰酸三烯丙酯和磷酸三烯丙酯可用于提高聚氨酯橡膠和乙烯/醋酸乙烯酯共聚物用過(guò)氧化交聯(lián)時(shí)的硫化度,廣義來(lái)講,它們也可看作活性劑。
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