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有机锌在橡胶中的应用

作者:admin  来源:本站  发表时间:2011-7-10 20:58:15  点击:934
  一、氧化锌在橡胶中的作用机理
  氧化锌又称锌氧粉、亚铅华、锌白。氧化锌主要作为天然橡胶、合成橡胶的硫化活性剂(促进助剂),亦可作为氯丁橡胶的硫化剂,是目前橡胶工业中最主要的无机配合剂随着橡胶的广泛应用已有百年的历史,它既能加快硫化速度又能提高硫化交联度。氧化锌还可用作耐热橡胶的补强剂和导热剂。氧化锌对电子有较强的亲合能力,对促进剂有较强的吸附能力较大,它是金属氧化物中活性最强的一种活性剂。其在橡胶硫化历程中的作用机理大体如下:
  首先,氧化锌先与促进剂发生化学反应生成促进剂锌盐;
  其次,促进剂锌盐与多硫分子作用生成多硫锌盐;
  最后,多硫锌盐和橡胶大分子反应最终完成化学交联。
  与普通氧化锌相比,活性氧化锌具有更强的表面活性和更好的分散性,由于其性价比优于普通氧化锌使得它在橡胶工业中的应用越来越广。而常州五洲化工成功开发的抗高温硫化返原专用有机锌产品可作为抗硫化返原剂直接加入混炼胶料,也可等量取代配方中的氧化锌,可有效消除硫化返原现象,缩短硫化时间,硫化制品老化试验老化系数高。该产品为新时期高温硫化橡胶制品的革新换代性产品。
  二、实验
  1.主要原材料
  吉化1500丁苯橡胶、99.7%直接法氧化锌(葫芦岛锌厂)、活性氧化锌(台湾)、有机锌(五洲化工),其它配合剂均为常规市售橡胶化工辅料。
  2.实验设备
  开炼机:XK一160型上海橡胶机械厂;平板硫化机:QLB—400×400上海橡胶机械厂;MDR—100E无转子硫变仪北化检测仪器厂;XL一250A型电子拉力机:上海实验仪器厂。
  3.基本配方
  丁苯橡胶1500100.0,硫磺2.0,硬脂酸2.5,促进剂CZ1.0,促进剂DM0.3,防老剂BLE-W1.0,高耐磨碳黑N33050.0,半补强碳黑N77410.0,机油5.0,轻质碳酸钙25.0,氧化锌变品种(1#普通氧化锌、2#活性氧化锌、3#有机锌)5.0
  4.实验过程
  橡胶经塑炼、混炼、压片、合模加压硫化后做成试样并进行性能测试。在实验中为了保证实验结果的可依据性和尽量减少实验误差,严格控制了有关工艺条件。如炼胶条件、硫化条件、试样停放、试验室温度等。
  三、结果与讨论
  1.流变仪测试数据汇总
  硫化性能
  配方编号ML(dNm)MH(dNm)T10(m:s)T90(m:s)Vc(1/min)
  1#8.1823.726:3614:4511.74
  2#7.4120.676:0817:098.87
  3#8.6422.725:2510:2816.17
  总结如下:
  三组配方中,在等量水平下活性氧化锌和有机锌的胶料均比普通氧化锌缩短了焦烧时间,说明活性氧化锌和有机锌具有高的有效比表面积。
  2.物理机械性能
  硫化性能(150℃×30min)
  配方编号300%定伸,MPa拉伸强度,MPa伸长率,%
  1#4.625.384544.040
  2#5.223.746541.880
  3#6.125.183580.130
  结果说明:
  活性氧化锌的物理机械性能接近普通氧化锌,而有机锌的物理机械性能要优于普通氧化锌和活性氧化锌。
  3.老化性能(老化条件为0.4MPa,150℃×60min强制老化)
  150℃×30min150℃×60min老化性能
  配方编号拉伸强度MPa伸长率%拉伸强度MPa伸长率%强度变化伸长率变化老化系数
  1#25.384544.04020.609431.95-4.78-112.090.645
  2#23.746541.88022.758444.02-0.99-97.860.685
  3#25.183582.03023.627503.66-1.56-78.370.812
  结果说明:
  活性氧化锌的老化性能要比普通氧化锌稍高一些。虽然具体数据有所差别,可以看作是试验误差所致。也可以说,二者的性能基本上处于相同水平;而有机锌的老化后的性能则明显高于普通氧化锌和活性氧化锌,说明其本身组份有抵抗老化功能。
  四、结论
  1.通过实验得知,有机锌不仅可以改善其加工使用性能,同时又克服了混炼过程飞扬、粘辊等弊病,而且由于其表面活性的增大和在胶料中分散性能的改善,因此可以达到代替普通氧化锌和活性氧化锌的效果;
  2.有机锌在不改变橡胶配方体系的前提下,可以提高橡胶的热氧老化性能;
  3.由于有机锌在使用时,配方和工艺条件均无需作任何调整,因此实验具有很强的实用性。
  4.普通氧化锌价格在26000元/吨左右,而活性氧化锌价格在18000元/吨,有机锌在15000元/吨,应用有机锌可以降低胶料成本,提高经济效益。
  5.综上所述,有机锌是完全可以替代普通氧化锌和活性氧化锌的理想的更新换代产品

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