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橡膠制品配方中的活性氧化鋅
為了充分發揮有機促進劑的作用,往往要配以有機或無機活性劑。活性氧化鋅是重要的無機活性劑,鉛和鎂的氧化物也很重要。重要的有機活性劑是脂肪酸(如硬脂酸、軟脂酸和月桂酸)、弱胺和這兩類物質的鹽、多元醇和氨基醇,例如乙二醇和三乙醇胺。其中有些也作填充劑的活性劑。各種物質的效應是不容易區分的。
活性劑的特征之一是在膠料中用量較小就能大大提高硫化度。在很多情況下,不用活性劑實際上就不能硫化。
若用細粒子活性氧化鋅,對大多數情況來說,加入0.8%左右就能得到足夠高的硫化速度和硫化度。相反,活性氧化鋅粒子較粗時就要相應地增加用量。當必須少加活性氧化鋅時12512,例如制造透明制品和與食品接觸的制品時,最好使用細粒子活性氧化鋅。根據粒子的粗細,用3~5%的活性氧化鋅即能使硫化充分活化。雖然活性氧化鋅用量再增加時定伸強度還會進一步提高,然而這種提高應該主要看作是由填充效應造成的。活性氧化鋅用量過高時的特征是膠料發硬,特別是用細粒子活性氧化鋅時更明顯。故在無模硫化時能防止變形。膠料的導熱性能也有增加,這對熱空氣硫化極其有利。最后,用活性氧化鋅作填充劑時,得到的硫化膠具有特殊的彈性。因此,硫化膠的動態性能在很大程度上受活性氧化鋅用量的影響。
與許多促進劑一起使用時,活性氧化鋅粒子的粗細對硫化起步有很大影響。如與次磺酰胺一起使用時,用細粒子活性氧化鋅而不用粗粒子,硫化起步可以進一步遲延。
有時用堿式碳酸鋅代替活性氧化鋅。前者比細粒子活性氧化鋅更易溶于橡膠,所以在制造高度透明的制品中,用量可以比較高。由于化學計量的關系,用碳酸鋅代替活性活性氧化鋅時,活性劑的用量總要高一些才能得到一定的交聯度。盡管如此,用細粒子碳酸鋅,例如“透明活性氧化鋅”的硫化膠的顏色還要比用活性氧化鋅者淺,透明度也好。另外,堿式碳酸鋅的硬化作用比活性氧化鋅強。
如果硫化膠要有很好的耐高溫性能,用一氧化鉛(PbO)和鉛丹(PbO4)作活性劑要比活性氧化鋅合適。但氧化鉛對硫化的活化作用往往比活性氧化鋅強,這一點應該予以注意。
使用某些促進劑,特別是用2-硫醇基苯并噻唑及其鋅鹽和二硫化二苯并噻唑時,由橡膠、硫黃、促進劑和活性氧化鋅組成的體系,還可用脂肪酸,如硬脂酸、軟脂酸或月桂酸進一步活化。在這里,促進劑、硫黃、活性氧化鋅和脂肪酸似乎形成一種“真正促進劑”的絡合物。還可以看到:加入脂肪酸時,硫化膠的機械性能的提高和脂肪酸鹽溶解度的增加之間有一定的關系(與單用活性氧化鋅比較)促進劑及填充劑的分散更均勻。膠料用上面提到的硫醇促進劑時,加入脂肪酸能使定伸強度、抗張強度、硬度和彈性提高到最佳水平。當然,脂肪酸過多時對膠料有軟化作用,因而阻礙物理性能達到其最高水平。
在有關噻唑促進劑的章節中已經講過,堿對幾乎所有促進劑都有活化作用。堿性活性劑除大大改善硫化膠的機械性能外,有時還能大大提高硫化速度。
即使用堿性物質活化的促進劑,加入脂肪酸對膠料也有進一步的活化作用,并由此得到較好的機械性能。此外,由于脂肪酸對因堿的活化作用所造成的較快的硫化速度有一部分抑制作用,所以用堿性物質活化的硫醇促進劑與脂肪酸一起使用時,能夠增加流動時間,并能改善機械性能。
在某種意義上,很多能活化硫化的堿性配合劑都可以說是活性劑。
三烯丙基化合物,如三聚氰酸三烯丙酯和磷酸三烯丙酯可用于提高聚氨酯橡膠和乙烯/醋酸乙烯酯共聚物用過氧化交聯時的硫化度,廣義來講,它們也可看作活性劑。
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