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绿色环保橡胶促进剂的配方研究
时间:2012-01-04 08:53  来源:Copyright ©深圳泰科科技有限公司

 

目前,橡胶工业中普遍使用的硫化促进剂M,属低毒型、有刺激性气味儿、刺激皮肤和粘膜、能引起皮炎及难以治疗的皮肤溃疡以及不适合做与食物接触的橡胶制品等缺点,在其环境下工作一天,会导致口苦恶心、食欲下降,给在橡胶厂工作的工人健康造成了极大伤害。在人类越来越重视自身健康及环保的今天,绿色环保型促进剂的应用研究越来越受到人们的青睐。

    笔者以生产橡胶板材为例,用环境污染小,刺激性气味小,对皮肤无伤害的硫化促进剂CZ代替促进剂M,在原有胶板配方 J的基础上,以天然橡胶为主要原料,采用机械共混、硫化等方法,进行了新的配方设计,研究了一种新的配方,用此配方所生产的胶板,性能符合产品的性能(邵尔A型硬度、扯断强度、断扯伸长率、老化系数)要求,又使该产品的生产过程达到了绿色环保的目的。

实验部分

1主要原材料

   NR1#:马来西亚产品;碳黑N330:工业级,上海市立弗化工实业公司产品;促进剂M、促进剂CZ:工业级,浙江省乐清市超微细化工公司产品;防老剂D:工业级,武汉市泾河化工厂产品;硫磺、氧化锌、硬脂酸等助剂均为市售三级以上产品。

1设备及仪器

    开放式塑炼机:LK200,天津市电工机械厂制造;平板硫化机:XLB—D,中国上海机械股份有限公司制造;热老化箱:407B,江都市真威机械有限责任公司制造;橡胶硬度计:邵尔氏LXA,上海六菱仪器厂制造;电子万能实验机:CSS-2200,吉林大学制造。

1实验工艺

    样品制备的工艺流程简图见图1

 

1
性能测试

    力学性能均按国家标准GB7040—86进行测试。

结果与讨论

2促进剂的选择

    促进剂是指加入胶料中能缩短硫化时间和降低硫化温度的物质,加入促进剂能使硫化剂活化,从而加速硫化剂与橡胶分子间的交联反应,达到缩短硫化时间、降低硫化温度、增加产量、降低成本的效果L3 J,不同的促进剂、不同的用量都会产生不同的作用效果,由于促进剂的物理性质不利于工人的身体健康,为了避免使用这种对人体有较大危害的促进剂,笔者选用了另一种促进剂Cz,它的物理性质,无毒、无味,对人体无害,是一种环保型促进剂。

    分别使用促进剂M和促进剂Cz作为硫化促进剂进行实验,硫化促进剂的配方试验如表1所示。



   样品的邵尔A型硬度与促进剂CZ用量的关系如图2所示



   由图2可以看出,4号样品的硬度最大,且促进剂CZ的用量与硬度不成正比关系。得出这一结论的主要原因是:在橡胶制品的加工过程中,促进剂的用量应适当,这样硫化的速度快、时间短、效果好,制品的物理机械性能也最好,量多或量少都不能达到最佳效果。

    样品的扯断强度与促进剂用量的关系如图3所示。



    由图3可以看出,4号样品的扯断强度最大,扯断强度与促进剂的用量不成比例关系。这主要是因为4号样品的硬度最大,导致其扯断强度较大。

    扯断伸长率与促进剂的用量如图4所示。



    由图4可以得出,2号样品的扯断伸长率是最大的,主要是因为其促进剂的用量比4号样品少,导致硫化速度较慢、硫化时间较长,制品的硬度较小,所以扯断伸长率较大。而扯断伸长率表征了制品弹性好坏,对于橡胶制品是一项比较重要指标,一般来讲应使其较大为好。所以综合以上数据结果,12号样品虽然扯断伸长率较高,但扯断强度指标不够。而用3号样品的配方又比4号配方所用的促进剂少,因此选3号样品的配方为最佳。综上所述,3号样品的性能优于标准样。这是因为促进剂CZ比促进剂多了环己基,环己基是极性基团,对大分子链有较强的吸引作用,致使试样的硬度和扯断强度大幅度提高,而扯断伸长率有所下降。通过对试样16各项性能的测试可以看出,3号样品的综合性能最好。即促进剂CZ的用量为10时,扯断强度、扯断伸长率和老化系数都高出标准样很多,因此硫化促进剂CZ的用量确定为10份。

2活化剂ZnO用量的选择

    活化剂是指加入胶料中具有增加促进剂活性、减少促进剂用量、缩短硫化时间的助剂,又称促进助剂。活化剂用量的多少,也会直接影响产品的性能,在确定促进剂CZ用量的基础上,进行了活化剂用量的选择实验,以确定其最佳用量,产品配方见表2



    从表2中数据可以看出,8号样品的综合性能最好,其配方中促进剂CZ的用量为10份,活化剂ZnO的用量为45份,比原配方(5)中的用量少。加入氧化锌用量减少的原因是,因为促进剂CZ是促进剂与环己胺水溶液混合后,再加入氯酸钠氧化制得的,促进剂CZ的分子中比促进剂多了几个环己胺基,碱性增加,因此所需的氧化锌的用量会减少。

 

(1)生产相同的产品(如胶板),选用促进剂CZ为硫化促进剂,产品的综合性能达到或超过以促进剂为硫化促进剂的产品性能。

(2)同样条件下使用促进剂CZ的用量(促进剂CZ10)要比使用促进剂的量(促进剂M12)少,从而使得活化剂的用量(ZnO 45份变为5)也相应减少,节省原料。

 

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