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促進劑的選擇與并用注意事項知多少?

 從制品性能與工藝性能兩方面來選用促進劑時,單用—種促進劑常常不能達到理想效果。

比如:促進劑DPG雖然能賦予硫化膠高的拉伸強度和定伸應(yīng)力,但是硫速慢,平坦性較差,硫化膠耐熱老化性差;促進劑TMTD雖然硫速快、硫化度高,但是加工安全性差,容易焦燒和過硫;噻唑類和次磺酰胺類的硫化膠有著較高的拉伸強度以及良好的耐磨、耐熱、耐老化性能,硫化平坦性也好。為了進一步提高硫化速度,達到較高的使用價值,在橡膠配方中硫化體系的設(shè)計中常采用2-3種促進劑并用,以收到取長補短或相互活化的效果,從而適應(yīng)加工工藝及提高產(chǎn)品質(zhì)量的需要。促進劑并用時,通常是以一種促進劑為主(稱主促進劑或第1促進劑),另一種促進劑為副(稱副促進劑或第2促進劑)。主促進劑用量較大,副促進劑用量較小(一般約為主促進劑用量的10%~40%左右)。

 

1.促進劑按酸堿性分為三類。

 

一是酸性促進劑(用字母A來表示):包括噻唑、秋蘭姆、二硫代氨基甲酸鹽、黃原酸鹽類;

 

二是堿性促進劑(用字母B來表示):包括胍類和醛胺類;

 

三是中性促進劑(用字母N來表示):包括次磺酰胺類和硫脲類。促進劑按酸堿性并用分類為AB、AABB、NANB、NN等,但常用的是酸堿(AB)、酸酸(AA)、中酸(NA)并用。

 

2.促進劑按硫化速度分為五類。國際上習(xí)慣以促進劑M對天然橡膠的使用效果為標準來比較促進劑的硫化速度。

 

慢速級:醛胺類、硫脲類;

 

中速級:胍類;準超速級:噻唑、次黃酰胺類;

 

超速級:秋蘭姆;

 

超超速級:二硫代氨基甲酸鹽、黃原酸鹽類。一般選用酸性促進劑(A) 型或中性促進劑 (N) 型為主促進劑,即噻唑類與次磺酰胺類促進劑。秋蘭姆類作為主促進劑一般用于有效、半有效硫化體系中。二硫代氨基甲酸鹽類促進劑作為主促進劑,常用于乳膠制品及丁基橡膠中。副促進劑一般采用堿性促進劑如 DPGH等。其作用是互相活化,互相促進。次磺酰胺類作主促進劑時,一般不選用副促進劑。因為這種促進劑在硫化溫度下能分解出促進劑 M和胺類化合物,M是酸型促進劑,胺類化合物是堿型促進劑。構(gòu)成了酸堿(AB)并用體系,但為了加快硫化速度可少量并用促進劑 DPG或秋蘭姆類促進劑。促進劑DPG用量一般在主促進劑的 10%,當用量過高,硫化速度會有下降的趨勢。

 

 

1.酸堿(AB)并用(相互活化)

 

是以酸性促進劑為主促進劑,堿性促進劑為副促進劑的一種并用方法,并用后的促進效果比單用A或單用B時好。典型的是噻唑類和胍類促進劑并用。例如促進劑M為準超速級,促進劑DPG為中速級,但并用后可達超速級效果,表現(xiàn)為硫化活性大(硫化起點快、硫化速度快),硫化膠的拉伸強度、定伸應(yīng)力、硬度、耐磨性比一種促進劑單用時高。促進劑MDPG在理論上以等摩爾并用時,效果較好。此時膠料的定型速度和硫化速度快,機械性能也較高,但是易焦燒,硫化平坦性差,工藝安全性差。所以在實際生產(chǎn)中為保證工藝安全,通常促進劑MDPG的并用量一般控制在MDPG5:24(質(zhì)量比)。為提高操作安全性,目前較多使用的是促進劑DMDPG并用,它與MDPG并用相仿,只是硫化起點和硫化速度稍慢。實際上噻唑類和六次甲基四胺并用效果也較好。促進劑MDMDPG三者并用,是MDPG并用的發(fā)展。其中應(yīng)把MDM共同視為第1促進劑,DPG為第2促進劑。此種并用方法適用于促進劑總用量大,工藝操作要求穩(wěn)定性較好的情況下使用,并可利用DM的增減來調(diào)節(jié)硫化起點。

 

AB型并用體系具有下列優(yōu)點:

 

(a)可縮短硫化時間或降低硫化溫度,并可減少促進劑用量,因而可提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本;

 

(b)硫化起點快,適用于非模型硫化要求膠料定型速度快的場合;

 

(c)硫化膠的拉伸強度、定伸應(yīng)力及耐磨性有改善;

 

(d)彌補了單用促進劑DPG時耐老化性能差的缺點。

 

2.酸酸(AA)并用(相互抵制)

 

這是兩種不同類型的酸性促進劑并用,其并用后使體系的活性在較低的溫度(指操作溫度)常受到遏制,從而改善焦燒性能,但是在硫化溫度下,仍可發(fā)揮快速硫化作用。如 TMTD M并用由于 TMTD的一部分轉(zhuǎn)化為 DM抑制了TMTD的活化,改善了焦燒,體系中生成了二硫代氨基甲酸鋅,在硫化起點后又發(fā)揮了快速硫化的作用。常用的AA并用有兩種。一種是主促進劑為超速或超超速級(TMTDZDC),副促進劑為準超速級(MDM)。例如在天然橡膠中,促進劑ZDC單用l份時,焦燒時間為3.5分鐘,若將其10%的用量換成促進劑M,則焦燒時間可延長至8.5分鐘,而硫化速度不變,并使硫化膠的拉伸強度有一定提高。另—種是以促進劑M(DM)為主促進劑,TMTD為副促進劑,并用后也可獲得相似的效果。

 

 

例如斜交輪胎的纖維胎體膠料配方可采用此種并用方法,硫化起點慢、硫化速度快。硫化起點慢,膠料起始硫化前有較好的流動性,有助于提高膠料和纖維簾線間的附著力;硫化速度快,可保證這些內(nèi)層膠料在受熱較晚的條件下能與胎面膠同步硫化。促進劑M(DM)TMTD并用時,如M(DM)用量為1份左右時,TMTD用量一般為0.050.1(合成橡膠中可達0.2份或以上)。若TMTD用量過高時,會使硫化平坦性下降,硫化膠的耐疲勞龜裂性能下降。此類并用適用于模型制品,并用后不象AB并用那樣能增加定伸應(yīng)力,但有較高的伸長率,制品較柔軟。

 

3.中酸(NA)并用這類并用起到活化中性促進劑的作用,從而加快了體系的硫化速度,但卻在一定程度上縮短了次磺酰胺的焦燒時間。典型的NA型并用體系有兩種。—種是CZ(NOBS)M(DM)并用,多見于天然橡膠與合成橡膠并用的輪胎胎面膠、運輸帶覆蓋膠配方中。具有焦燒傾向小、硫速快、硫化膠綜合性能較好、耐老化性較好的特點。

 

 

4.中堿(NB)并用CZ(NOBS)TMTD(ZDC)并用,這種并用方法可代替噻唑和胍類的并用,與噻唑/胍類并用相比,具有促進劑總用量少,硫速快,焦燒時間較長、交聯(lián)度有所增加,壓縮永久變形較小的優(yōu)點。該體系的缺點是平坦性稍差。