1.1 Vulcanización (reticulación) del caucho
La reticulación es la base de la alta elasticidad del caucho. Su característica es que sólo se forman unos pocos puntos de reticulación en una superficie. Por lo tanto, la cadena molecular del caucho no afectará el movimiento de los segmentos moleculares del caucho.
Existen muchos sistemas de vulcanización para caucho, los más comunes son: sistema de vulcanización con azufre, sistema de vulcanización con peróxido, sistema de vulcanización con resina, sistema de vulcanización con óxido, etc.
1.1.1 Vulcanización con azufre sistema
Principalmente adecuado para caucho dieno, el punto activo de vulcanización es el átomo de hidrógeno α al lado del doble enlace.
Composición:
Azufre?
Agente activo: óxido de zinc, ácido esteárico. Acelerador: tiazoles (DM, M), sulfenamidas (CZ, NOBS), tiurams (TETD, TMTM, TMTD), guanidina (D)
Figura 1 Características estructurales del sistema de vulcanización con azufre
Tabla 1 Clasificación del sistema de vulcanización con azufre
Rendimiento características de la composición del enlace de reticulación de la relación azufre/acelerador (S/A) del sistema de vulcanización
Sistema de vulcanización de azufre ordinario>1 Principalmente enlaces de polisulfuro, buen rendimiento de fatiga dinámica envejecimiento Mal rendimiento
Sistema de vulcanización con azufre semieficaz (Semi-EV) ≈1, principalmente enlaces monosulfuro y enlaces disulfuro, buen rendimiento ante el envejecimiento; pequeña deformación permanente por compresión sin retorno de vulcanización
Sistema de vulcanización con azufre eficaz (EV) <<1
1.1.2 Sistema de vulcanización de peróxido-mecanismo de radicales libres
1 Los peróxidos comunes son: DCP (Peróxido de dicumilo), BPO, DCBP, bis 2,5
2 agente co-reticulante: inhibe reacciones secundarias inútiles de radicales libres difíciles en la polimerización. Como TAIC, TAC, HVA-2
3 Características de rendimiento del caucho vulcanizado con peróxido: buen rendimiento ante el envejecimiento, pequeña deformación permanente por compresión y buena transparencia del producto.
Tabla 2 Eficiencia de reticulación del peróxido
Causas de la eficiencia de reticulación de las variedades de caucho
La actividad de los radicales libres NR 1 está relacionada principalmente con la superactividad de los grupos metilo** *Está relacionado con el efecto yugo, el impedimento estérico es grande y no puede escapar de la jaula.
BR, SBR 10-50 La velocidad de deshidrogenación es 1/ 3 de NR, pero tiene alta actividad, pequeño impedimento estérico y puede deshidrogenarse rápidamente. Se agrega con dobles enlaces para formar enlaces cruzados y nuevos radicales libres.
NBR >1 grupo nitrilo afecta el entrecruzamiento<. /p>
PE, EPDM 1
EPR 0.4
IIR 0
1.1.3 Sistema de vulcanización de óxido
Este es el principal agente vulcanizante del caucho que contiene halógenos. Generalmente óxido de zinc/óxido de magnesio (5/4), óxido de plomo o tetróxido de plomo (10-20, productos resistentes al agua)
1.2 Relleno de caucho
El caucho sin relleno tiene problemas mecánicos y propiedades del proceso y no se pueden utilizar.
1.2.1 Función
Refuerzo: ¿resistencia a la tracción, resistencia al desgarro, resistencia al desgaste?
¿Rendimiento del procesamiento?
¿Reducir costos? /p>
1.2.2 Estructura del relleno
1.2.2.1 Tamaño de partícula
En general, cuanto menor es el tamaño de partícula, mayor es la resistencia.
Tabla 3 Rango de tamaño de partícula de agentes de refuerzo y rellenos comúnmente utilizados (mμ)
Rango de diámetro del material de abreviatura del nombre del relleno
Canal negro 23-30
p>
Negro de humo de alta resistencia al desgaste HAF 26-35
Negro de humo semi-reforzado SRF 60-130
Sílice pirógena sílice hidratada 10-25
Sílice de precipitación 10-40
Óxido de zinc ZnO 100-500
Carbonato de calcio ligero CaCO3 1000-3000
Carbonato de calcio súper fino Baiyanhua 25-100
Arcilla dura 90% < 1000
Talco ordinario TALC 5000-20000
1.2.2.2 Estructura
Forma y estructura interna (método del valor de absorción de aceite, DBP). Generalmente, cuanto mayor sea el valor de absorción de aceite, más fuerte será la estructura y más evidente será la mejora del rendimiento.
1.2.2.3 Superficie específica
Forma de la partícula (método BET, método CATB). Cuanto mayor sea la superficie específica, mayor será la resistencia.
1.2.2.4 Estructura química
Reactividad (indicada por el valor de pH). Por ejemplo, los grupos carboxilo en la superficie del negro de humo, los grupos hidroxilo en la superficie del negro de humo blanco y los rellenos ordinarios de colores claros, etc., los rellenos ácidos a menudo afectan la vulcanización del caucho, por lo que es necesario agregar un agente activo para eliminarlo. la acidez.
1.2.2.5 Métodos de tratamiento del relleno
La superficie del relleno es generalmente hidrófila, mientras que el polímero es hidrófobo. Los dos tienen poca compatibilidad y deben tratarse la superficie.
1.2.2.6 Tensioactivo
(1) Estructura: Compuesto orgánico, de estructura molecular asimétrica, compuesto por grupos hidrófilos e hidrófobos.
(2) Parte hidrofílica: -OH, -COOH, -NH2, -NO2, -SH
(3) Parte hidrofóbica: cadena larga, anillo de benceno o clase de hidrocarburo
1.2.2.7 Agente de acoplamiento
(1) Categoría: silano, titanato, aluminato, agente de acoplamiento polimérico, etc.
( 2) Características estructurales: La parte hidrófila Es similar al tensioactivo, pero la parte hidrófoba puede formar enlaces químicos o entrelazamientos físicos con polímeros.
(3) Impacto en el rendimiento: los agentes de acoplamiento de bajo peso molecular generalmente reducen la viscosidad al tiempo que mejoran las propiedades mecánicas; los agentes de acoplamiento de polímeros mejoran en gran medida las propiedades mecánicas al tiempo que aumentan la viscosidad del sistema, lo que se debe a la. Fuerza aumentada entre moléculas.
1.3 Suavizantes y plastificantes
1.3.1 El papel de los suavizantes
(1) Reducir la viscosidad del sistema, aumentar la fluidez y reducir la elasticidad del caucho vulcanizado;
(2) Mejora las propiedades adhesivas
(3) Ayuda a la dispersión de rellenos
(4) Facilita la extrusión y el moldeo;
1.3.2 Variedades comunes
(1) Aceite de funcionamiento (suavizante, dosis mayor): hidrocarburos o hidrocarburos aromáticos con un peso molecular de 300-600 (como aceite de motor, parafinas Aceite, aceite de hidrocarburo aromático, aceite de parafina, etc.)
(2) Ésteres polares (utilizados en caucho no polar, llamados plastificantes, que se caracterizan por su temperatura frágil y baja dosificación): ésteres de bajo peso molecular ( DOP, DBP, DOS) y ésteres de alto peso molecular (adipato de etilenglicol)
1.3.3 Principios de selección
(1) Termodinámica (Factor principal): Energía libre ΔF = ΔH (entalpía ) - TΔS (cambio de entropía). Generalmente, durante el proceso de mezcla, los grados de libertad aumentan, ΔS>0; ΔH>0 (endotermo), lo más pequeño posible.
(2) Parámetro de solubilidad: juzgar por la ecuación de Hildebrand.
Cuanto más cerca están δ1 y δ2, más pequeño es ΔH.
Caucho polar - suavizante polar; caucho no polar - suavizante no polar
(3) Solvatación (factor secundario): Generalmente se cree que, Los dobles enlaces del caucho tienen cierta nucleofilicidad, y los ésteres plastificantes tienen electrofilicidad. La interacción electrófila-nucleófila aumenta la fuerza de la interfaz entre los dos y aumenta la compatibilidad. Sin embargo, esta interacción electrofílica-nucleófila es débil, por lo que la dosis general no debe ser demasiado grande (5-10 phr). ).
Como la compatibilidad entre NR y DBP, NBR y aceite aromático, las diferencias entre SBR, BR y NR,
(4) Principios de selección de solventes para CR
1.4 Sistema de protección del caucho
El envejecimiento se refiere a todos los procesos que degradan las propiedades del caucho. Como O2, O3, calor, luz, fatiga, fuerza, catalizador, medios químicos, etc. Para examinar estos factores que influyen, se han diseñado muchos métodos de prueba.
Test de bomba de oxígeno O2
Test de envejecimiento por oxígeno térmico O2, calor
Test de fotoenvejecimiento con luz (exterior, interior, luz artificial)
Ensayo de envejecimiento por ozono O3
Ensayo de fatiga fuerza, fatiga
DSC, TG oxidación térmica, O2, degradación térmica, N2
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