应用领域

轮胎和橡胶制品

一、硅烷偶联剂在轮胎和橡胶制品中的应用

含硫硅烷偶联剂(SCA-A69X和SCA-S75X)和巯基硅烷偶联剂(SCA-S89M和SCA-S89E等)对白炭黑有非常明显地改性作用,可明显改善白炭黑与橡胶之间的相容性和补强效果,能明显降低胶料的门尼粘度、生热和滚动阻力和胶料的加工性能,显著提高硫化胶的耐磨性。硅烷偶联剂的引入使白炭黑在橡胶工业中的应用突飞猛进,特别是在全白炭黑填充的“绿色”低滚动阻力轮胎中硅烷偶联剂的作用更是居功至伟、不可或缺。在子午线轮胎中,硅烷偶联剂还能显著提高胶料与钢丝的粘合性能。

除了轮胎外,硅烷偶联剂在一些其它非炭黑填充的浅色橡胶制品中也有很方法的应用,如运动鞋鞋底、胶辊等,对于提高制品的耐磨性也是至关重要。其它一些橡胶制品如胶管、胶带、橡胶杂件等,特别是一些非炭黑填料如白炭黑、高岭土等填充的橡胶制品。

按橡胶的硫化体系来区分,硫磺硫化体系的橡胶一般使用硫硅烷偶联剂(SCA-A69X和SCA-S75X)和巯基硅烷偶联剂(SCA-S89M和SCA-S89E等);而过氧化物硫化的橡胶如硅橡胶、三元乙丙橡胶等则一般推荐使用乙烯基硅烷(SCA-V71E和SCA-V71C)。

硅烷偶联剂使用的方法目前主要有直接混合法和预处理法。直接混合法是将硅烷偶联剂、无机填充料、橡胶按一定比例均匀混合(开炼或密炼),然后再加入其他助剂,以免阻碍硅烷偶联剂对填料的表面包膜。通常硅烷偶联剂要加到胶料的1~2%。该法的优点是可调节用量,工艺简单,但是分散效果不是很理想。

预处理法则是先用高搅机将硅烷偶联剂对无机填料进行表面预处理,再将表面改性好的填料与橡胶和其它助剂进行混合,通常硅烷偶联剂要加到填料量的1~2%。该法的优点是改性效果比较好,硅烷偶联剂先对填料进行包膜改性,利用效率高;但增加和工续和设备。

二、不饱和羧酸金属盐在过氧化物硫化橡胶中的应用

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系列不饱和羧酸金属盐能在过氧化物硫化的橡胶中形成一种“离子型”的交联结构,这种“离子键”具有良好的耐热性能,且能沿着碳烃链方向进行滑动,并能够复原。这使得这种助硫化剂兼具过氧化物和硫磺这两种硫化剂的优点,在能赋予橡胶制品以高拉伸强度和高撕裂强度同时,还能明显提高制品的热老化性能。

不饱和羧酸金属盐助交联剂丙烯酸锌ZDA和甲基丙烯酸锌ZDMA主要用于一些过氧化物硫化的橡胶,如氢化丁腈橡胶(HNBR)、顺丁橡胶(BR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、氯化聚乙烯(CPE)、硅橡胶和氟橡胶等过。

它们特别适合那些要求有良好的耐热气、耐油、耐臭氧、承载能力、动态稳定性、耐磨性能和线绳粘合强度的过氧化物硫化的橡胶制品,如胶辊、同步带、V型带、密封件、皮带、胶管、发动机支架和其它一些引擎盖下的橡胶件。

丙烯酸锌ZDA和甲基丙烯酸锌ZDMA也可用于EPDM、天然胶、丁基胶、丁苯胶等汽车密封胶中,可显著提高密封胶对钢材、玻璃、涂层甚至有油污的钢材的粘接力和密封胶的耐热性和模量。

为确保能获得最佳的分散效果,并减少粘辊,我们推荐下述的加料顺序(采用双辊开炼机或密炼机均可):

1、加入胶料并炼胶约30秒,不需要完全包辊就可以加入配方中的其它助剂和材料,炼胶刚开始时胶体的高粘度可以帮助助剂的分散。

2、加入UCS助硫化剂,混炼时间以胶体刚好“吃完”助硫化剂为宜。这有助于减少粘辊和与其它助剂的不良反应。

3、加入填料和其它加工助剂。

4、加入过氧化物硫化剂。

5、混炼橡胶至适当程度,采用正常的混炼时间和温度即可。

UCS助硫化剂的添加量根据配方的不同、性能的要求而有所差异,为胶料的2~20份,一般10份以内较为常用,最佳用量由实验确定。

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