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提高橡胶硬度的方法大全

提高橡胶硬度的方法大全

1基本配合

1.1生胶体系

高硬度胶料配方,往往需要大量的填充补强剂,生胶的选用应选择低门尼粘度的牌号。比如EPDM宜选用低门尼、高乙烯含量的牌号;NBR可以选用低门尼、高丙烯腈含量的牌号。有时候根据其它性能的需要,可以选择高门尼与低门尼胶的并用,高门尼胶大量填充后,粘度增加太多,对炼胶带来困难。

1.2补强填充体系

用炭黑、白炭黑补强是最佳选择,两者的综合性能较好,增加硬度能力强,其中又以细粒径炭黑的效果最好,但高硬度胶料需要大量的填充,如果单用细粒径炭黑的话,炼胶、硫化等工艺都会出现严重问题,所以细粒径炭黑与大粒径炭黑配合使用的效果最好,比如N330/N550搭配。其它弱补强性填料尽量不用,由于这些填料增加硬度的能力弱,达到目标硬度需要比炭黑、白炭黑更大量的填充,造成胶料综合性能下降以及工艺性能降低。

1.3增塑软化体系

高硬度胶料需要大量的填充补强剂,造成炼胶、硫化等工艺问题,适量的增塑剂还是要添加的,尽管增塑剂会降低胶料的硬度。增塑剂的选用以固体增塑剂为宜,比如固体古马隆等。市售的流动助剂也有改善工艺性能的作用,比如流动排气剂、分散剂等。

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1.4硫化体系

提高胶料的交联密度,有利于提高胶料的硬度。对于硫黄硫化体系而言,增加促进剂的用量,尤其是TMTD类促进剂,有利于提高硬度。硫化用量的增加也可以提高交联密度,提升胶料的硬度,比如硫黄用量达到30~50质量份时可以制备硬质橡胶,但硫黄的用量与促进剂的用量都增加时,容易产生喷霜现象,用量需要平衡。此外,对于硫黄硫化体系,高硬度胶料由于高填充的缘故,混炼以及硫化加工的生热加大,容易造成焦烧现象,所以保险起见,配合防焦剂也是大有好处的,比如CTP等。对于过氧化物硫化体系而言,增加过氧化物用量可以提高硬度,但不宜过高,可以选择多种过氧化物硫化剂并用,此外加入助交联剂能明显提升胶料的交联密度,比如对DCP硫化剂,可以加入TAIC、PDM(HVA-2)、TAC、PL-400(TMPTMA),当然也可以选用硫黄作助交联剂。

2其它配合

增加炭黑用量是获得高硬度硫化胶的经典方法,但实际上炭黑用量有一定限度,其用量超过85份后,继续加大用量硬度提高并不明显,一般单用炭黑很难得到硬度(邵尔A)大于90的硫化胶,即使能够达到,其胶料的工艺加工性能也很差,必须在配方中加入增塑剂,加入增塑剂后加工性能好了,但是不利于增加制品的硬度。目前有效的增硬方法是选用能参与硫化反应或与大分子产生某种化学作用的添加剂,以提供某些能提高硬度的结构因素。

2.1高苯乙烯树脂

一般丁苯橡胶中苯乙烯含量为23.5±1%,含量达40%以上的称高苯乙烯(high styrene rubber,HSR),结合苯乙烯80±10%则为丁苯树脂(styrene butadiene resin)。高苯乙烯树脂(HSR)是苯乙烯质量分数为50%~90%的苯乙烯-丁二烯共聚物,由于苯乙烯含量较大,HSR具有较好的耐老化性能、较高的硬度和刚性。HSR与橡胶共混并用可提高胶料的硬度。由于其组成中的苯乙烯含量较高,使其制品的耐磨性能、耐老化性能、硬度、钢性、撕裂强度和定伸强度大幅度提高;因含有双键,所以可用硫磺硫化,在高硬度下具有柔软性。高苯乙烯橡胶具有优良的流变性能,加工性能优良,压延出型后,收缩率小,可用于制硬橡胶板、橡胶地板的补强剂,其并用量一般在40±10%之间。

2.2齐聚酯

齐聚酯又名低聚酯,是甲基丙烯酸酯低聚物,齐聚酯是粘度各不相同的粘稠液体,其液体状态在加工过程中是临时增塑剂,而在硫化过程中又参与硫化反应,赋予硫化胶较高的交联密度。齐聚酯的化学结构特点是分子末端含有不饱和双键,在过氧化物引发剂存在的情况下,齐聚酯与橡胶产生共交联键,使硫化胶的交联密度增大,从而导致硫化胶的定伸应力和硬度大大提高。随齐聚酯分子中双键含量增加,所形成的交联键数量也随之增加,其定伸应力和硬度也随之增大。

齐聚酯能增大胶料的交联密度,而在交联密度过高时,网链不能均匀承载,易集中于局部网链上,使有效网链数减少,所以齐聚酯用量过大时,拉伸强度和拉断伸长率等性能,因为交联密度过高,而下降较大。

2.3不饱和羧酸盐

不饱和羧酸盐是新近发展起来的一种新型补强填料,他表现出与传统补强剂炭黑白炭黑不同的补强效果和特点。不饱和羧酸盐的通式可以表示为:Mn+(RCOO-)n,其中M 表示价态为n 的金属离子,R 为不饱和烃基,以β-苯基丙烯酸、甲基丙烯酸(MAA)、马来酸(MA)等的钠、镁和锌盐为主。它作为补强填充剂加入橡胶后,由于自身具有双键,在硫化时可以参与交联反应,提高胶料的交联密度,从而提高胶料的硬度。

与传统的炭黑补强相比,不饱和羧酸盐补强橡胶具有如下一些特点:

1、在相当宽的硬度范围内都有很高的强度;

2、随着不饱和羧酸盐用量的增加,胶料的粘度变化不大,具有良好的加工性能;

3、在高硬度时,仍具有较高的伸长率;

4、较高的弹性、较低的生热;

5、随着不饱和羧酸盐的加入,硫化胶的压缩永久变形增大;

6、与金属的粘合性能良好。

不饱和羧酸盐加入后,会增加胶料的粘性,尤其会增加胶料粘模的倾向,为硫化工序带来麻烦,其用量不宜过大。

2.4液体橡胶

液体橡胶是各橡胶的低聚产物,由于分子量较低,呈液态,它可以代替增塑剂使用,以避免使用增塑剂对胶料硬度的下降。常见的有液体顺丁橡胶、液体乙丙橡胶、液体丁腈橡胶等,液体橡胶在混炼、硫化等加工工序,起到软化剂作用,改善工艺性,硫化后与橡胶一样参与交联反应,提高交联密度,有利于提高胶料的硬度。

2.5橡塑并用

塑料的刚性都比橡胶的大,与橡胶并用可以改善胶料的挺性,硫化后提升胶料的硬度。常见的橡塑并用有EPDM/PP、NBR/PVC等。由于橡胶与塑料在硫化时不能产生共交联键,以及所选用的塑料种类,并用比例和混炼工艺的差异会造成微观两相分离等原因,尽管明显提升了胶料的硬度,但是胶料其它性能均会受到不同程度的影响,因根据产品技术要求谨慎选择。





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