一、硅烷偶聯(lián)劑在輪胎和橡膠制品中的應(yīng)用
含硫硅烷偶聯(lián)劑(SCA-A69X和SCA-S75X)和巰基硅烷偶聯(lián)劑(SCA-S89M和SCA-S89E等)對(duì)白炭黑有非常明顯地改性作用,可明顯改善白炭黑與橡膠之間的相容性和補(bǔ)強(qiáng)效果,能明顯降低膠料的門尼粘度、生熱和滾動(dòng)阻力和膠料的加工性能,顯著提高硫化膠的耐磨性。硅烷偶聯(lián)劑的引入使白炭黑在橡膠工業(yè)中的應(yīng)用突飛猛進(jìn),特別是在全白炭黑填充的“綠色”低滾動(dòng)阻力輪胎中硅烷偶聯(lián)劑的作用更是居功至偉、不可或缺。在子午線輪胎中,硅烷偶聯(lián)劑還能顯著提高膠料與鋼絲的粘合性能。
除了輪胎外,硅烷偶聯(lián)劑在一些其它非炭黑填充的淺色橡膠制品中也有很方法的應(yīng)用,如運(yùn)動(dòng)鞋鞋底、膠輥等,對(duì)于提高制品的耐磨性也是至關(guān)重要。其它一些橡膠制品如膠管、膠帶、橡膠雜件等,特別是一些非炭黑填料如白炭黑、高嶺土等填充的橡膠制品。
按橡膠的硫化體系來區(qū)分,硫磺硫化體系的橡膠一般使用硫硅烷偶聯(lián)劑(SCA-A69X和SCA-S75X)和巰基硅烷偶聯(lián)劑(SCA-S89M和SCA-S89E等);而過氧化物硫化的橡膠如硅橡膠、三元乙丙橡膠等則一般推薦使用乙烯基硅烷(SCA-V71E和SCA-V71C)。
硅烷偶聯(lián)劑使用的方法目前主要有直接混合法和預(yù)處理法。直接混合法是將硅烷偶聯(lián)劑、無機(jī)填充料、橡膠按一定比例均勻混合(開煉或密煉),然后再加入其他助劑,以免阻礙硅烷偶聯(lián)劑對(duì)填料的表面包膜。通常硅烷偶聯(lián)劑要加到膠料的1~2%。該法的優(yōu)點(diǎn)是可調(diào)節(jié)用量,工藝簡(jiǎn)單,但是分散效果不是很理想。
預(yù)處理法則是先用高攪機(jī)將硅烷偶聯(lián)劑對(duì)無機(jī)填料進(jìn)行表面預(yù)處理,再將表面改性好的填料與橡膠和其它助劑進(jìn)行混合,通常硅烷偶聯(lián)劑要加到填料量的1~2%。該法的優(yōu)點(diǎn)是改性效果比較好,硅烷偶聯(lián)劑先對(duì)填料進(jìn)行包膜改性,利用效率高;但增加和工續(xù)和設(shè)備。
二、不飽和羧酸金屬鹽在過氧化物硫化橡膠中的應(yīng)用
UCS系列不飽和羧酸金屬鹽(Unsaturated Carboxylic Salt)主要是丙烯酸或甲基丙烯酸的無水金屬鹽(鋅鹽或鎂鹽等),主要品種有丙烯酸鋅ZDA和甲基丙烯酸鋅ZDMA,它們主要用作過氧化物硫化橡膠的助交聯(lián)劑。
UCS系列不飽和羧酸金屬鹽能在過氧化物硫化的橡膠中形成一種“離子型”的交聯(lián)結(jié)構(gòu),這種“離子鍵”具有良好的耐熱性能,且能沿著碳烴鏈方向進(jìn)行滑動(dòng),并能夠復(fù)原。這使得這種助硫化劑兼具過氧化物和硫磺這兩種硫化劑的優(yōu)點(diǎn),在能賦予橡膠制品以高拉伸強(qiáng)度和高撕裂強(qiáng)度同時(shí),還能明顯提高制品的熱老化性能。
不飽和羧酸金屬鹽助交聯(lián)劑丙烯酸鋅ZDA和甲基丙烯酸鋅ZDMA主要用于一些過氧化物硫化的橡膠,如氫化丁腈橡膠(HNBR)、順丁橡膠(BR)、三元乙丙橡膠(EPDM)、天然橡膠(NR)、丁苯橡膠(SBR)、氯化聚乙烯(CPE)、硅橡膠和氟橡膠等過。
它們特別適合那些要求有良好的耐熱氣、耐油、耐臭氧、承載能力、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、耐磨性能和線繩粘合強(qiáng)度的過氧化物硫化的橡膠制品,如膠輥、同步帶、V型帶、密封件、皮帶、膠管、發(fā)動(dòng)機(jī)支架和其它一些引擎蓋下的橡膠件。
丙烯酸鋅ZDA和甲基丙烯酸鋅ZDMA也可用于EPDM、天然膠、丁基膠、丁苯膠等汽車密封膠中,可顯著提高密封膠對(duì)鋼材、玻璃、涂層甚至有油污的鋼材的粘接力和密封膠的耐熱性和模量。
為確保能獲得最佳的分散效果,并減少粘輥,我們推薦下述的加料順序(采用雙輥開煉機(jī)或密煉機(jī)均可):
1、加入膠料并煉膠約30秒,不需要完全包輥就可以加入配方中的其它助劑和材料,煉膠剛開始時(shí)膠體的高粘度可以幫助助劑的分散。
2、加入U(xiǎn)CS助硫化劑,混煉時(shí)間以膠體剛好“吃完”助硫化劑為宜。這有助于減少粘輥和與其它助劑的不良反應(yīng)。
3、加入填料和其它加工助劑。
4、加入過氧化物硫化劑。
5、混煉橡膠至適當(dāng)程度,采用正常的混煉時(shí)間和溫度即可。
UCS助硫化劑的添加量根據(jù)配方的不同、性能的要求而有所差異,為膠料的2~20份,一般10份以內(nèi)較為常用,最佳用量由實(shí)驗(yàn)確定。