應用領域

輪胎和橡膠制品

一、硅烷偶联剂在輪胎和橡膠制品中的应用

含硫矽烷偶聯劑(SCA-A69X和SCA-S75X)和巯基矽烷偶聯劑(SCA-S89M和SCA-S89E等)對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強效果,能明顯降低膠料的門尼粘度、生熱和滾動阻力和膠料的加工性能,顯著提高硫化膠的耐磨性。矽烷偶聯劑的引入使白炭黑在橡膠工業中的應用突飛猛進,特別是在全白炭黑填充的“綠色”低滾動阻力輪胎中矽烷偶聯劑的作用更是居功至偉、不可或缺。在子午線輪胎中,矽烷偶聯劑還能顯著提高膠料與鋼絲的粘合性能。

除了輪胎外,矽烷偶聯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用,如運動鞋鞋底、膠輥等,對于提高制品的耐磨性也是至關重要。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分,硫磺硫化體系的橡膠一般使用硫矽烷偶聯劑(SCA-A69X和SCA-S75X)和巯基矽烷偶聯劑(SCA-S89M和SCA-S89E等);而過氧化物硫化的橡膠如矽橡膠、三元乙丙橡膠等則一般推薦使用乙烯基矽烷(SCA-V71E和SCA-V71C)。

矽烷偶聯劑使用的方法目前主要有直接混合法和預處理法。直接混合法是將矽烷偶聯劑、無機填充料、橡膠按一定比例均勻混合(開煉或密煉),然後再加入其他助劑,以免阻礙矽烷偶聯劑對填料的表面包膜。通常矽烷偶聯劑要加到膠料的1~2%。該法的優點是可調節用量,工藝簡單,但是分散效果不是很理想。

預處理法則是先用高攪機將矽烷偶聯劑對無機填料進行表面預處理,再將表面改性好的填料與橡膠和其它助劑進行混合,通常矽烷偶聯劑要加到填料量的1~2%。該法的優點是改性效果比較好,矽烷偶聯劑先對填料進行包膜改性,利用效率高;但增加和工續和設備。

二、不飽和羧酸金屬鹽在過氧化物硫化橡膠中的應用

UCS系列不饱和羧酸金属盐(Unsaturated Carboxylic Salt)主要是丙烯酸或甲基丙烯酸的无水金属盐(锌盐或镁盐等),主要品种有丙烯酸锌ZDA和甲基丙烯酸锌ZDMA,它们主要用作过氧化物硫化橡胶的助交联剂。

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”的交聯結構,這種“離子鍵”具有良好的耐熱性能,且能沿著碳烴鏈方向進行滑動,並能夠複原。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點,在能賦予橡膠制品以高拉伸強度和高撕裂強度同時,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)、矽橡膠和氟橡膠等過。

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、動態穩定性、耐磨性能和線繩粘合強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、發動機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鋼材、玻璃、塗層甚至有油汙的鋼材的粘接力和密封膠的耐熱性和模量。

爲確保能獲得最佳的分散效果,並減少粘輥,我們推薦下述的加料順序(采用雙輥開煉機或密煉機均可):

1、加入膠料並煉膠約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,煉膠剛開始時膠體的高粘度可以幫助助劑的分散。

2、加入UCS助硫化劑,混煉時間以膠體剛好“吃完”助硫化劑爲宜。這有助于減少粘輥和與其它助劑的不良反應。

3、加入填料和其它加工助劑。

4、加入過氧化物硫化劑。

5、混煉橡膠至適當程度,采用正常的混煉時間和溫度即可。

UCS助硫化劑的添加量根據配方的不同、性能的要求而有所差異,爲膠料的2~20份,一般10份以內較爲常用,最佳用量由實驗確定。

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