透明橡膠配方分析

透明橡膠配方分析一.前言透明橡膠是指能透過(guò)光線的硫化橡膠，根據(jù)透明程度不同,習(xí)慣上又分成透明橡膠和半透明橡膠；前者能透過(guò)大部分甚至全部可見光(狀如玻璃)；而后者只能透過(guò)部分可見光,色澤相對(duì)較暗且渾濁.透明橡膠必須滿足如下三個(gè)條件;1)生膠本身是透明的，特別是硫化后能表現(xiàn)出良好的透明性;如果是橡塑并用的透明膠料，所選用的塑料應(yīng)是結(jié)晶度較低或無(wú)定形結(jié)構(gòu)的聚合物，并且選用的橡膠、塑料等高分子材料的溶解度參數(shù)相近，具有較好的相容性;2)各種配合劑應(yīng)與橡膠的折射率相近，對(duì)橡膠的透明性沒(méi)有影響;配合劑應(yīng)選用色淡、透明性好、純度高、加工過(guò)程中不與橡膠、塑料或其他配分劑發(fā)生反應(yīng)生成帶顏色的污染物質(zhì);粉狀配合劑粒徑小于可見光的波長(zhǎng)1/4以下;3)工藝條件如溫度、壓力和共混條件等，不改變橡膠和配合劑原有的光學(xué)性質(zhì).禾川化學(xué)專業(yè)從事透明橡膠配方分析、成分分析、配方檢測(cè)、成分檢測(cè)，禾川化學(xué)是透明橡膠企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)革新的風(fēng)向標(biāo)；禾川化學(xué)通過(guò)多年沉積,運(yùn)用精細(xì)化工的復(fù)配技術(shù),做了小試和應(yīng)用試驗(yàn),研制了一種新型透明橡膠配方技術(shù);該橡膠是由乙烯-丙烯-二烯單體的低分子量聚合物和用作增強(qiáng)填料的霧化二氧化硅制成的；該橡膠有高透光性和低霧度，隔熱、耐化學(xué)腐蝕、柔韌性較好.廣泛適用于玻璃不適用的場(chǎng)合，如防護(hù)服上的遮光鏡、溫室的防雹窗用玻璃、汽車擋風(fēng)玻璃的裂涂層等.二.透明橡膠配方技術(shù)2.1透明橡膠配方設(shè)計(jì)2.1.1膠種一般情況下，凡是生膠本身呈透明狀態(tài)的橡膠，其硫化膠也有一定的透明性。有的生膠不顯示透明性，但色相較好，不舍污染性防老劑和其他污染性助劑，也可制得透明橡膠。通常用作透明橡膠制品的生膠品種有順丁橡膠、丁苯橡膠(非污染或溶聚)、天然橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠、硅橡膠等。使用條件不同，透明橡膠生膠的種類也有所不同.用于光學(xué)上具有高透明度的橡膠可選用乙丙橡膠、乙烯-乙酸乙烯酯、氯醇橡膠、丁基橡膠等。最有實(shí)用價(jià)值的是具有最低凝膠含量的、低分子量的乙丙橡膠，門尼黏度為18的乙烯-已二烯乙丙橡膠最符合高透明度橡膠要求;一般的三元乙丙橡膠很難滿是光學(xué)鏡片方面的用途要求，采用分子量低、凝膠含量低的三元乙丙橡膠(第二單體為1,4-已二烯)，共聚物的組成為乙烯約65%，1，4-已二烯10%以下，其余為丙烯，可制得透光率在90%以上、濁度在7%以下的透明柔性材料；用于坡璃黏合劑、潛水鏡、導(dǎo)尿管、光纖包覆材料和澆注封閉材料的透明橡膠，主要使用硅橡膠。未填充的液體硅橡膠的強(qiáng)度較低，作為眼鏡片材料使用時(shí)，可用鉑化合物作催化劑，使其發(fā)生加成反應(yīng)而制得拉伸強(qiáng)度較高的硅橡膠.2.1.2填料透明橡膠中，填料的選擇應(yīng)符合以下條件:1)粒徑要盡可能小，當(dāng)小至可見光波長(zhǎng)的1/4以下時(shí)，光線可以繞射，粒子不會(huì)干擾光線在膠中的進(jìn)程;2)填料的折射率應(yīng)與生膠相近，這樣才不會(huì)干擾光線在橡膠中的透射方向。填料的用量較大，對(duì)橡膠的透明性有著重要的影響，應(yīng)選用不影響透明性的填料。透明橡膠中最常用的填料為透明白炭黑和堿式碳酸鎂.1)堿式碳酸鎂:當(dāng)堿式碳酸鎂的純度較高時(shí)，堿式碳酸美的折射率與天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠和聚異丁烯的折射率相近，用于橡膠制品中，可獲得較高的透明度。堿式碳酸鎂填充的膠料較硬，挺性好，出型時(shí)表面光滑，能有效地防止硫化花紋變型;但伸長(zhǎng)率小，永久變形大，耐老化性能稍差。堿式碳酸鎂對(duì)天然橡膠有較好的補(bǔ)強(qiáng)效果，對(duì)丁苯橡膠、順丁橡膠等合成橡膠的補(bǔ)強(qiáng)效果差。當(dāng)堿式碳酸鎂不純、折射率偏離1.525時(shí)，很難得透明性好的橡膠制品.2)白炭黑:透明白炭黑具備了透明性和補(bǔ)強(qiáng)性，是當(dāng)前透明橡膠制品重要的補(bǔ)弦劑。研究表明:透明白炭黑粒徑為15~20μm，不超過(guò)50μm時(shí)，白炭黑的補(bǔ)強(qiáng)效果和加工性能較好。這是因?yàn)榱竭^(guò)大，不僅影響補(bǔ)強(qiáng)效果，還會(huì)影響光線的透過(guò)，遮蓋力大。粒徑太小，容易形成次級(jí)聚集體(結(jié)團(tuán))，也使補(bǔ)強(qiáng)性能降低;折射率在1.54~1.55范圍內(nèi)。另外粒徑分布要小.粒徑小于15μm的白炭黑最為適宜。例如用高純度的、粒徑為14μm的白炭黑制造的三元乙丙橡膠透明片材的透光率可達(dá)93%(片厚4mm)，濁度僅為2%~7%。美國(guó)研制開發(fā)的新型沉淀法白炭黑(WetProcessHydroPHobicSilican)，商品名稱WPH，與以前的白炭黑相比，其粒子，粒徑的差別也小。它與硅橡膠混合后，可制得透明性特優(yōu)且物理性能良好的透明硅橡膠。這樣的透明硅橡膠，在寬廣的溫度范圍內(nèi)具有光學(xué)透明度，可以制作飛機(jī)座艙窗的中問(wèn)膜、血液循環(huán)泵裝置、導(dǎo)尿管等。其中，白炭黑的用量非常重要，如果增加歸炭黑的用量，就會(huì)使拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、硬度和透明度增加，但柔韌性降低。其一般用量在30~60份;當(dāng)需要比較高的柔韌性時(shí)，白炭黑用量的最佳范圍為30~40份.2.1.3硫化體系透明橡膠的硫化體系，應(yīng)盡可能減少由于化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的有色副產(chǎn)物。通常硫黃硫化體系至少包括三種配合劑(硫化劑、活性劑、一種或多種促進(jìn)劑)，容易產(chǎn)生有色的副產(chǎn)物，對(duì)透明性不利。而用過(guò)氧化物硫化時(shí)，體系最為簡(jiǎn)單。目前廣泛使用的過(guò)氧化二異而苯(DCP)，由于硫化后殘留在膠料中的臭味而不宜用作透明橡膠的硫化劑。最初用于乙丙橡膠的過(guò)氧化物是雙-2，5，但它受防老劑影響會(huì)產(chǎn)生顏色，影響硫化膠的透明度。在三元乙丙橡膠、硅橡膠的透明橡膠中使用的過(guò)氧化物，最好是無(wú)色透明的液體，DTBP(二叔丁基過(guò)氧化物)較好。在過(guò)氧化物硫化的三元乙丙橡膠中，還要添加共交聯(lián)劑。通常共交聯(lián)劑是液態(tài)的，它會(huì)提高硫化膠的交聯(lián)密度，減少表面黏性，不產(chǎn)生噴霜。常用的共交聯(lián)劑是三羥甲基丙烷三異丁烯酸酯和低分子量的1，2-聚丁二烯或兩者的混合物.1)硫化劑：在透明橡膠中，以硫黃為交聯(lián)劑時(shí)，硫黃用量下宜過(guò)大，一般以1.8~2.0份為宜。硫黃用量過(guò)高時(shí)，會(huì)因硫化膠交聯(lián)密度過(guò)大而導(dǎo)致透明度的降低。當(dāng)橡膠與不飽和度低的塑料如聚乙烯并用時(shí)，需采用過(guò)氧化物如過(guò)氧化二異丙苯(DCP)才能產(chǎn)生有效的交聯(lián)。在以橡塑并用體系為基體的透明膠料中，更多是采用DCP與硫黃并用作硫化體系.2)促進(jìn)劑：選用促進(jìn)劑要求:一是不污染;二是硫化后放置過(guò)程中不會(huì)發(fā)生重結(jié)晶;三是合適硫化速率。從硫化后膠料色澤的變化上促進(jìn)劑可分為三類:硫化后膠料不變色的有H，淺變色的有M、DM，變深色的有TT、CZ、NOBS、ZDC、PX、D.透明橡膠中的主促進(jìn)劑采用中速和超速促進(jìn)劑并用體系，中速促進(jìn)劑多選用噻唑類如DM、M，超速促進(jìn)劑選用秋蘭姆類，二硫代氨基甲酸鹽類，如TMTD、TS，PX、PZ、ZDC等。副促進(jìn)劑H在硫化時(shí)分解產(chǎn)生甲醛，可與天然橡膠中蛋白質(zhì)結(jié)合從而使透明橡膠的色澤變淺，因此在透明膠料配方中是不可缺少的.促進(jìn)劑M硫化速率快、透明性好，但易焦燒?？捎么龠M(jìn)劑DM代替M。胍類和秋蘭姆類促進(jìn)劑都可能影響透明度或使色相變差。用作天然橡膠的促進(jìn)劑，最好采用促進(jìn)劑M、H、TMTS并用，但此時(shí)膠料容易產(chǎn)生焦燒，為安全起見膠料貯存時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。在以順丁橡膠或順丁橡膠/丁苯橡膠為基礎(chǔ)的透明橡膠中，可使用DM/H/PX/S硫化體系或DM/H/TMTD/PX/S硫化體系，制出的透明膠料的透明性和物理性能都比較好.3)活性劑：普通氧化鋅對(duì)可見光的遮蓋力強(qiáng)，所以在透明橡膠中活性劑氧化鋅的用量應(yīng)盡可能的低，一般為1.5~2份.透明橡膠中通常都使用透明氧化鋅或活化氧化鋅。透明氧化鋅其化學(xué)組成為堿式碳酸鋅，受熱時(shí)分解出水和二氧化碳而轉(zhuǎn)變成氧化鋅，因而可直接用碳酸鋅代替氧化鋅，其用量為1.5~3.0份.也可采用活性氧化鋅，它的粒子很細(xì)，因此對(duì)膠料的透明性無(wú)明顯影響，在透明橡膠中的用量為0.5~1.0份.2.1.4防老體系選擇適當(dāng)?shù)姆览蟿墒雇该飨鹉z制品獲得最佳的色彩透明度度和抗氧化性.透明橡膠中的防老劑必須是非污染的、透明的或淺色的，如防老劑化必須是非污染的、透明的或淺色的，如防老劑SP、MB、EX、WSL、264、2264等.根據(jù)防老劑在三元乙丙橡膠中對(duì)顏色和黏著性的影響，最好的仿老劑是1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羥基苯)及3，5-二叔丁基-4-羥基肉桂酸酯和1，3，5-三(2-羥乙基)三嗪-2，4，6-三酮;防老劑的用量為0.2~1.0份。在天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠透明橡膠中，常用的防老劑有264、SP、MB、BHT等，用量為0.3~0.6份.3透明橡膠參考配方3.1透明橡膠參考配方1：成分投料比成分說(shuō)明天然橡膠（SCR5)25

順丁橡膠75

氧化鋅4.5~5.5

硬脂酸0.5~1.5

防老劑MB0~0.5

透明白炭黑50

環(huán)氧油

25~30

萜錫樹脂

1.5~2.5

甘油

4.5~5.5

水楊酸

0~0.5

促進(jìn)劑TMTD

0.5~1

促進(jìn)劑M

2~3

促進(jìn)劑D

0~1

促進(jìn)劑DM

1~2

硫磺1.5~2.5

3.2透明橡膠參考配方