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EPDM硫化后为什么经过长时间停放后会不熟?
这是一个不争的事实,为了证实理论根据,我曾用BR胶做试验,同样发生了类似的现象,说明这个问题由胶种引起的可能性极少。
一般认为,引起混炼胶硫化不熟或交联密度下降的主要原因还是硫化体系出了问题,也有胶友提出有可能在停放过程中硫黄损失了,使硫化速度下降了,但我认为一般是不可能的,硫黄在停放过程中随着时间的延长只会迁移到混炼胶的表面,使胶料的表面硫黄浓度增加,特别是在夏天时侯能加速促进剂的反应生成侧挂基团,使胶料产生早期硫化,使用或并用不溶性硫黄来防止胶料的早期硫化的目的就是防止硫黄在混炼胶内的迁移,o型圈,造成局部浓度过高,一般认为硫黄的损失势必会引起轻度交联,另外到目前为止还没有见过或资料报导过生胶或配合剂会对硫黄的产生吸附,303法兰o型圈,仅有少数报道上讲过胶粉及再生胶中的橡胶烃成份复杂,对硫黄有吸附作用,但其作用还是有限的,不会明显地响硫化速度的。所以说一般情况下是,配合体系中的促进剂量发生了变化导至了硫化速度下降。
如果说促进剂量发生了变化只有两种可能,其一是部份促进剂进行交联反应在停放过程中消耗了,当然这种说法不无可能,因为众所周知,EPDM橡胶由于其不饱和双键少,使其硫化过程中影响了络合物转化为侧挂基团的进程,从而使硫化速度下降,单靠增加促进基团的数量是很难加快硫化速度的,所以说在这种低不饱和橡胶中很少使用次磺酰胺类作主促进剂的,而一般都使用二硫dai胺基甲酸盐类、秋兰姆类作为主促进剂的,也有用硫dai胺磷酸盐类促进剂做为环保性型促进剂的搭配这些促进剂都是超促进剂,其临界活化温度很低的,一般在100度左右。
特别是在夏天,开炼机上加硫时达到100度以上是非常多见的现象,一旦达到这个温度,即使时间再短,也会使一小部份促进剂转化成锌的络合物,这是一种常温硫化剂,能在常温30度以上进行正常硫化,这也是胶料早期硫化的主要原因之一。但是一旦出现这种现象就会使硫黄少量开环,产生轻度交联,产生轻度交联现象的胶料一般会使焦烧时间明显缩短,而且在开炼机上回炼时会粘性尽失,造成严重的脱辊现象,严重时会直接造成死胶现象。这是一般工艺师都能判断出来的。
然而这种现象肯定不是轻度交联,因为这些胶料在加硫后停放多天再翻炼,胶料的粘性并没失去,而且包辊性仍然是良好的,这一点很多遇到类似问题的胶友都可以证实那么是什么原因呢?
我认为是另一个原因,是部份促进剂被吸附消耗了,当然出现这种现象不是大多数硫黄硫化体系都有的,而且只能算少数现象,产生的原因主因素众多,有补强材料因素/有硫化体系因素/还有配方设计因素等,当各项因素交汇时,条件成熟就会出现这样的现象。但汇集起来还是只有一个因素就是材料的表面活性基团吸附了促进剂,使硫化速度减慢或交联密度下降。
使用的补强材料因素是一个重要的因素,一般来说白炭黑/炭黑的表面活性其团最多,尤其是白炭表面均匀地分布着大量的-OH基团,对促进剂具有极强的吸附作用。一般情况下在配方中加入表面活性剂或硅烷对其表面的极性烃基进行改性,这不但提高了填料与橡胶的亲和性,同时也减弱了填料对促进剂的吸附作用,以确保胶料的正常硫化速度。但是这种作用并不一定能完全消除对所有促进剂的吸附作用,一般来说对活性较弱的次磺酰胺类的作用是非常理想的,但是对活性更强或极性更高的,秋兰姆类/二硫dai胺基甲酸盐类仍有一定的吸附作用。虽然这种吸附作用在高温混炼时反应较强,但由于时间较短,其基团被表面活性剂优先吸附了,但是在较长的停放过程中表面活性基团仍在对一些活性较强的促进剂进行吸附作用,这种吸附会真接影响硫化速度。但经过表面活性剂改性后的填料一般情况下是不会那么强裂的,还要看情况而定,与配方中的促进剂搭配有关,如果配方中高活性促进剂用量较高时,虽然消耗了一小部份,但大部促进剂仍在配合体系中,一般影响是很小的,
在EPDM配方中有时为了增加焦烧时间或防止喷霜,多种促进剂并用搭配体系是大为常见的,往往极性越强,取代基越小,活性越高的促进剂品种在橡胶中的溶解度越低,在并用体系中配比用量较少是最为常见,当用量较低时,经过长时间极易被表面活性基团消耗殆尽。从而会影响硫化速度,这种现象在其它放面也有好多例子可以体现出来。
例如;解决喷霜问题,一般使用高结构、高比表的炭黑或白炭黑会有利于减少喷霜,用量越高越不易喷霜,这是为什么呢?其原因还是填料的表面活性基团较强,当橡胶硫化后,硫化胶中还存在着一些极性小分子物(如小分子促进剂等)一旦过饱和就会向外迁移,在其迁移的过程中大量地被填料上的活性基团所吸附,所以大大地改善了喷霜现象。同样的白炭黑胶料配方,使用不同的偶联剂或表面活性剂,会出现不同的现象,如使用表面活性剂PEG-4000的胶料就不易喷霜,而往往物理性能不尽理想,使用硅烷A-189极易喷霜,但它使胶料具有极好的物理机械性能。这是为什么?
其原因就是对填料的改性程度有关,fkm氟胶o型圈 线径1mm,改性程度越高,填料的活性基团越少,与橡胶的亲和性越好,橡胶的物理机械性能越好,而过饱和的小分子物质及配合剂就越易喷出。碱性的炉法炭黑对酸性的促进剂虽然会降低其活化能,使配合体系的硫化速度加快,但其仍有大量的活性基团,as o型圈,当然相对来说比白炭黑少多了,有时配方中可以不加表面活性剂,但并不说明它不会对促进剂产生吸附作用,从喷霜一例中可以体现出现,为什么有时配方、工艺流程都没有改变,仅更换了一个牌号的炭黑就会出现硫化速度变化,和喷霜现象?其根本的原因还是表面活性基团改变了。填料的表面活性基团对促进剂的吸附作用强弱,主要体现在三方面,一是表面活性基团活性(如选用高比表/高结构的炭黑,其表面活性基团会增多,活性强)二是促进剂的活性(如促进剂PZ比促进剂M的活性就强多了),其两者的原因都是分不开的,其三是外界温度和湿度,当外界温度、湿度较高时,会促进分子的热运动,使促进剂与表面活性剂的作用增强。
而硫化胶经停放后出现不熟的现象往往会出现在夏天,产生这个原因的主要因素是并用体系中一种活性最强的促进剂,用量较少时,被完全吸附了。
解快问题往往的好办法是在原配方中加入表面活性剂,如果加入活性较弱的PEG-4000也许效果不一定理想,应加入活性更强的胺类或醇胺类表面活性剂。停放过久的已加好硫的混炼胶,如硫化速度变慢,一般情况下补入体系中活性最强的促进剂就可以解快了。如果使用成份不明的综合促进剂,如EG-3,那就另提别论了.







【金维橡胶】--产生橡胶焦烧的原因,预防措施及解决办法
橡胶的焦烧是一种超前硫化行为,即在硫化前的各项工序 ( 炼胶、胶料存放、挤出、压延、成型)中出现的提前硫化现象,故也可称为早期硫化。
橡胶的焦烧是一种超前硫化行为,即在硫化前的各项工序 ( 炼胶、胶料存放、挤出、压延、成型)中出现的提前硫化现象,故也可称为早期硫化。
产生焦烧现象的原因:
(1) 配方设计不当,硫化体系配置失衡,硫化剂、促进剂用量超常。
(2) 对某些需要塑炼的胶种,塑炼未达要求,可塑性太低,胶质过硬,导致炼胶时急剧升温。炼胶机或其它辊筒装置(如返炼机、压延机)辊温太高,冷却不够,也可能导致现场焦烧。
(3) 混炼胶卸料时出片太厚,散热不佳,或未经冷却,即仓促堆积存放,加上库房通风不良、气温过高等因素,造成热量积累,这样也会引发焦烧。
(4) 胶料存放过程中管理不善,在剩余焦烧时间用尽之后,仍堆放不用,出现自然焦烧。 焦烧的危害: 加工困难;影响产品的物理性能及外表面光洁平整度;甚至会导致产品接头处断开等情况。
在生产工艺操作过程中防止焦烧:
生产中应防患于未然 采取下列措施防止焦烧:
1. 原材料要称量准确,尤其重要的是促进剂和硫化剂的用量更应称量准确,切忌磅秤失灵或称量错误 各种促进剂要辩清,不要弄错。
2. 混炼时加药料的顺序要正确,通常混炼加料顺序如下:
生胶一氯化锌、硬脂酸一防老剂一补强剂与油料软化剂交替轮番加入一硫磺一促进剂一胶料下片。
切忌在较高的温度下轧炼时,加料顺序颠倒,促进剂在最后阶段加入,这样做较安全。
3. 促进剂和硫化剂加入时,应采取分多批次加入,每批次加入量宜少,而且应分布均匀。避免集中于局部区域,造成焦烧
4. 应严格控制辊筒温度,或是密炼室温度.强化冷却水循环,加快冷却。采用温度较低的深井水来冷却,效果更佳同时还应将贮存的胶料放置于温度较低的地方,切忌靠近暖气热流或受阳光直接曝晒。
刚轧炼下片的胶片,温度较高,不要打卷密实,以便散热,较好是薄片通风冷却。
对已发生焦烧的胶料处理
(1) 对焦烧程度轻微者:
将胶料投入开炼机上轧炼薄通,开始时辊距可稍太些,然后将辊距调小至0.5~1.5毫米。同时加入l~3份的硬脂酸。这时辊温应控制在45℃ 以下,装胶容量宜少,为常规混炼胶容量的1/2,操作过程可采用直接落盘的方式轧炼,胶片不须包辊,每经历5次薄通为一个阶段,对轻度焦烧的胶料,薄通经一个阶段或两、三个阶段即成。停放24小时,可掺入正常胶料中使用。
(2) 对焦烧程度稍重者:
这时胶料中已有少量的熟胶粒子,但面积不大,胶粒较小,可将胶片在开炼机上薄通轧炼,辊温和辊距与上述的操作相同。在薄通轧炼时加入塑解剂五氯硫酚锌盐2份一3份,轧炼5分钟,再加入软化剂。浅色或彩色胶料,可加入少量的松香或萜烯树脂;黑色胶料则可掺入松焦油。使胶料软化,加入量约为5~l0份,使之混炼均匀。薄通后下片。此种胶料可掺入正常使用的胶料中应用,但掺用量不宜过多.约为正常胶的5 ~10 即可。
(3) 对焦烧程度较严重的:
合成胶如丁晴胶.困轧炼时生热大,丁晴胶又较硬较韧.混练时易发生焦烧。尤其是填充配合剂较多时更甚。这时可发生焦烧的胶料投入开炼机中轧炼、薄通的情况如前述,但是不只是加入塑解剂五氯硫酚锌盐,而且要加入活化剂420。通常是加入五氯硫酚锌盐2份和活化剂420约l份。活化剂420的化学名称为2、2 二双(叔丁基化对甲酚),是再生胶生产时常用的活化剂)。加入五氯硫酚锌盐轧炼2~3分钟后,再加入活化剂420轧炼3分钟,再薄通,加入软化剂液体古马隆树脂,或是松焦油.或是邻苯二甲酸二丁酯(对丁睛胶来说)。经塑解、软化的焦烧胶料可掺入正常使用的生产胶料中。为保证不影响质量,加入量不宜太多,一般可加入上述胶5份左右。
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