橡胶助剂在橡胶工业中扮演着不可或缺的角色,它们能够显著改善橡胶的加工性能、物理机械性能以及耐老化性能等,从而拓展橡胶制品的应用范围并延长其使用寿命。
首先,硫化剂是橡胶助剂中的重要类别之一。硫化剂的主要作用是使橡胶分子链之间通过化学键交联形成三维网状结构,这一过程被称为硫化。常见的硫化剂有硫磺、含硫化合物、过氧化物等。硫磺是最传统且应用广泛的硫化剂,它在硫化促进剂的作用下与橡胶分子发生反应,形成单硫键、双硫键或多硫键,使橡胶从线性结构转变为网状结构,从而提高橡胶的强度、硬度、弹性和耐磨性等性能。例如,在轮胎制造中,硫磺硫化体系能够赋予轮胎良好的综合性能,使其能够承受复杂的路面摩擦力和负荷。
硫化促进剂则是与硫化剂配合使用的关键助剂。其作用在于加快硫化反应速度、降低硫化温度并减少硫化剂用量。硫化促进剂种类繁多,根据化学结构可分为噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类等。以次磺酰胺类促进剂为例,它在硫化过程的初期具有良好的迟延作用,能使橡胶有足够的时间进行混炼、成型等加工操作,随后在硫化温度下迅速分解,活化硫磺,加快硫化反应进程。这种特性使得橡胶制品在加工过程中易于操作,同时又能在较短时间内完成硫化,提高生产效率并改善硫化胶的性能均匀性。
防老剂对于橡胶制品的耐久性至关重要。橡胶在使用过程中会受到热、氧、光、臭氧等环境因素的作用而发生老化降解,导致性能下降。防老剂能够通过多种机制抑制或延缓橡胶的老化过程。胺类防老剂是一类常用的防老剂,它可以与橡胶老化过程中产生的自由基结合,阻止自由基链式反应的进行,从而保护橡胶分子链。酚类防老剂则主要通过提供氢原子来捕捉自由基,起到抗氧化的作用。在橡胶制品如电线电缆绝缘层、户外橡胶密封件等的生产中,添加适量的防老剂能够显著延长其使用寿命,使其在长期暴露于恶劣环境下仍能保持较好的性能。
填充剂也是橡胶助剂中常用的一类。填充剂可以分为补强填充剂和非补强填充剂。炭黑是典型的补强填充剂,它能够显著提高橡胶的强度、硬度和耐磨性。炭黑的补强作用主要源于其与橡胶分子之间的物理吸附和化学结合作用。在橡胶混炼过程中,炭黑粒子能够均匀分散在橡胶基体中,形成一种类似于 “骨架” 的结构,增强橡胶分子之间的相互作用,从而提高橡胶的力学性能。碳酸钙、滑石粉等则属于非补强填充剂,它们主要用于降低橡胶制品的成本,同时在一定程度上改善橡胶的加工性能,如增加橡胶的挺性、降低收缩率等。
此外,还有一些特殊功能的橡胶助剂,如增塑剂、着色剂等。增塑剂能够降低橡胶的玻璃化转变温度,增加橡胶的柔韧性和可塑性,便于橡胶的加工成型。着色剂则赋予橡胶制品丰富的色彩,满足不同的外观设计需求。
橡胶助剂通过各自独特的作用机制,相互配合,共同为橡胶工业的发展提供了坚实的技术支撑,使得橡胶制品能够在众多领域得到广泛应用,并不断满足日益提高的性能要求。