橡胶加工助剂的应用指导
发布时间：2017-04-28 11:39:08 人浏览
来源： 橡胶技术网
橡胶加工助剂是一类橡胶配合剂，从功能性方面来讲主要包括润滑剂、分散剂、均化剂、脱模剂和物理增塑剂，从狭义的角度讲，主要指对用于改善混炼操作及混炼胶压延、压出、注射等加工性能的加工助剂。
橡胶加工助剂按其化学成份分类分为：
1. 高级脂肪酸
在高级脂肪酸中，硬脂酸是用作加工助剂历史最长的也是橡胶配合中不可缺少的助剂，既可作为硫化促进剂，也可作为润滑分散剂和抗炭黑凝结剂。鉴于对橡胶硫化性能的影响，除硬脂酸外，其他脂肪酸基本不用。
2. 脂肪酸金属盐
通过将脂肪酸转变成脂肪酸金属盐，则其熔点增高，操作性得到改善。
脂肪酸金属盐中宜用作固态橡胶添加剂的有锌盐、钙盐、铅盐、钡盐等，其中硬脂酸锌是其早期的代表品种（主要用作PVC的稳定剂）。碳原子数C15-23的不饱和键动物油脂肪酸金属盐的润滑性较大，但耐热性不稳定，而且对硫化胶的物理机械性能有影响（多半会降低），因此选用时要注意，用量大时会延缓硫化而且会降低硫化胶的物理机械性能。
3. 脂肪酸酯
按脂肪酸和醇的种类不同可合成多种酯类的橡胶加工助剂，因脂肪酸酯是酯的化合物，其化学性能方面呈中性，对橡胶硫化无不良影响，且对混炼胶的降粘作用较小，同时可提高填充料的分散性和润滑性，是主要的橡胶加工助剂。
4. 脂肪酸酰胺
脂肪酸酰胺用作PVC的润滑剂有良好的效果，但用于橡胶不但会影响硫化（焦烧），还会使硫化胶产生明显的喷霜现象，故而其应用受到限制。
5. 烃类加工助剂
烃类加工助剂主要有石蜡、精白蜡和凡士林等，前两个用作抗臭氧剂的效果要比润滑剂的效果好，该类加工助剂的外部润滑作用要比内部润滑作用的效果显著，可提高胶料的压出、注射等加工性能，但应控制用量以免引起喷霜。
6. 复合型加工助剂
复合型加工助剂往往是以上二种或二种以上的成分组成的复配助剂，从考虑操作这一角度出发，还常常包含有填料。复合型加工助剂虽可认为其有加和性，但实际上其协同效果并不太大。
加工助剂的作用
1. 润滑剂
润滑剂的作用主要是改善橡胶及其胶料在加压下的流动性，以提高压出、注射工艺的操作效率，或者降低半成品的不合格率，比如丁腈橡胶混炼胶挤出工艺，润滑剂（脂肪酸锌或脂肪酸酯）的效果比普通增塑剂如DBP要优越。再比如氯丁橡胶混炼胶压出工艺，复合型的脂肪酸衍生物的润滑效果最合适，而且还可改善胶料的辊筒操作性能（通过对氯丁橡胶混炼胶防粘效果测试比较，脂肪酸金属盐好于石蜡，而石蜡要好于脂肪酸酯）。
2. 分散剂
脂肪酸金属盐或脂肪酸酯可促进炭黑等填充剂在橡胶中的分散性是众所周知的，尤其是分散剂成份为特种高级不饱和脂肪酸金属盐在添加到含炭黑的丁苯SBR胶料中，加入3份时分散效果就已明显。此外，脂肪酸酯类单独使用或与环烷烃操作油并用，其分散性均比单独使用操作油的要高。可以断言，能过表面活性剂的作用，脂肪酸类分散剂被吸附在炭黑粒子上，炭黑粒子聚合体裂碎致使其分散性提高，这是主要原因，另外比如碳酸钙和氧化锌等特殊表面处理剂的作用机理也与此相近。
3. 增塑剂
能使橡胶增塑的方法有三种：化学增塑法、物理增塑法、机械增塑法。其中物理增塑剂（也称软化剂）的增塑作用虽然比化学增塑剂差得多，但可获得适宜的可塑度。通过对三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶炭黑配合胶料添加各种增塑剂的测试，从降低门尼粘度的总体效果来说，还是复合型肪酸酸衍生物混合物的效果最好，其次是脂肪酸金属盐类的增塑效果也较好。
4. 防焦剂
这里所提及的防止焦烧（防焦剂）不是像硫化延迟剂那样对硫化反应进行化学性延迟的助剂，而是指通过加工助剂的外部和内部润滑作用抑制内部生热，发挥防焦作用的防焦剂。
5. 隔离剂
在混炼和各种成型加工中，混炼胶与加工机械粘连会降低操作效率，增加半成品不合格率，从而影响生产效率，为防止胶片或半成品互相粘连，可用粉状隔离剂覆盖胶料表面，以达到防粘的目的。含氯类橡胶与金属 的粘附性强，在辊筒上加工较困难，从对氯丁橡胶炭黑配合胶料的防粘合测试情况来看，脂肪酸金属盐和脂肪酸酯的效果都不错。
6. 均匀剂
为改善通用二烯类橡胶（天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶）的耐臭氧性，常将它与三元乙丙橡胶共用，但是不同胶种间共用存在着胶种相容性、共硫化性和配合剂分散性等问题，与单一橡胶相比，并用硫化橡胶的物理机械性能大都会降低。添加烃类加工助剂可改善比如NR/EPDM并用胶的抗臭氧老化效果。
加工助剂的使用方法
加工助剂对各种橡胶的作用分别叙述如下：
1. 天然橡胶(NR) 天然橡胶经适度塑炼，因其粘弹性较难控制，因此挤出成型时半成品表面容易产生不光滑问题，对此可添加脂肪酸金属盐类润滑性较强的加工助剂，该类助剂除可改善胶料的挤出性能外，还可获得增塑效果，且对硫化胶的物理机械性能基本无影响（3-5份为宜）。
2. 丁苯橡胶(SBR) 丁苯橡胶配合胶料易生热、焦烧，使半成品表面不光滑，对此使用脂肪酸酯类加工助剂效果较好。或者脂肪酸金属皂盐也有良好的效果，不影响焦烧时间，同时能改善胶料的挤出性能。充油丁苯橡胶配合胶料挤出过程中有时会产生滑流现象，此时需添加增粘剂。
3. 丁腈橡胶(NBR) 丁腈橡胶的SP值为9.6-10.3，比一般二烯类橡胶的高，因此不能使用天然橡胶、丁苯橡胶等采用的橡胶软化剂，丁腈橡胶高温混炼时容易产生凝胶现象，加之挤出加工时生热大，因此需要添加防焦剂（脂肪酸酯类），但应控制用量在5份以下，因为该类助剂用量过多时会出现硫化后喷霜现象。
4. 氯丁橡胶（CR） 氯丁橡胶与天然橡胶不同，其弹性相处于低温区域（70-80摄氏度），因此需低温混炼。氯丁橡胶变软后容易粘辊，为便于操作，拟使用复合型加工助剂脂肪酸衍生物混和物最理想，通过试验得知配合加工助剂的胶料的挤出性、伽维口型得分以及在模型内的流动性均良好。
5. 丁基橡胶（IIR） 丁基橡胶弹性差，挤出成型状况也类似于塑料，添加软化剂时作用相反，需要增强其挺性。为排除气泡，胶料压延需进行高温操作，而作为此时的防粘加工助剂，脂肪酸金属盐类或酯类、低分子量聚乙烯效果显示均良好。添加脂肪酸酯类加工助剂时，添加量3份为宜，也不影响丁基橡胶硫化胶的物理机械性能。
6. 三元乙丙橡胶（EPDM） 胶料的加工性能通过使用软化剂可在某种程度上得到解决，但对于三元乙丙橡胶而言，因其粘附性差，必须使用增粘剂。对于电线等低填充配合的三元乙丙橡胶制品，需要使用对改善表面起明显效果的脂肪酸金属盐类和脂肪酸酯类加工助剂。
7. 氯磺化聚乙烯(CSM) 脂肪酸金属盐类对于改善氯磺化聚乙烯配合胶料的混炼、挤出加工性能效果不错，添加量1-2份为宜，过多会降低硫化胶的物理机械性能。
8. 氯醚橡胶（CO,ECO） 氯醚橡胶的辊筒操作性能差，一般要用脂肪酸对其进行改善，氯醚橡胶配合胶料的抗挤出性能（主要为挤出速度）也较差，对此将脂肪酸与脂肪酸酯类加工助剂进行并用可获得良好效果。
9. 丙烯酸酯橡胶（ACM） 丙烯酸酯橡胶和氯醚橡胶一样，脂肪酸酯类加工助剂最能有效改善其辊筒操作性能和压出性能。
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