主流的橡胶发泡剂有哪些?
(a)在储存过程中对酸、碱、光和热具有良好的稳定性,无毒、无气味、不污染产品或变色。
(二)热分解可以在短时间内完成,生气的孩子也可以控制。
(c)粉末状发泡剂的颗粒大小应该是细小和均匀的,并且容易均匀地分散在橡胶混合物中。
(d)发泡剂不影响橡胶的硫化过程。
(e)发泡剂应该便宜。
根据化学成分,发泡剂可分为无机化合物和有机化合物。
(L)发泡剂的特性(l-1)无机发泡剂
(1-l-1)碳酸氢钠(NaHCO3)是一种无毒无味的白色粉末,比重为2.2,溶于水。在100℃左右可缓慢分解产生CO2气体。在140℃能迅速分解。热分解反应式如下:
2 nah co 3→na2co 3+CO2 ↑+ H2O
如果所有的化学反应都产生CO:和水,并且所有的水都变成蒸汽,则气体生成量可以达到270 cm3/g .
但实际上,其热分解产生的CO2气体和水蒸气只能达到理论值的一半左右。为了使其完全分解,提高其发气量,往往需要在胶料中加入弱酸性物质(如硬脂酸)作为发泡剂。
(1-1-2)碳酸氢铵
(NH4HCO3),比重为2.2的白灰色粉末,干燥状态下无氮气气味,但在有水分的情况下,60℃时缓慢分解生成氨、二氧化碳和水。反应如下:
NH 4h co 3→NH3 ↑+ CO2 ↑+ H2O
理论上它的发气盘很高,可达800cm3/g,但实际上远没有这个数值,因为化学反应是可逆的,无机发泡剂便宜易买,常用于胶鞋海绵胶料中。它们的热分解温度低,分解的气体是NH3、CO2和水蒸气。这些气体在橡胶中具有很大的渗透性,因此很难制造出具有封闭孔隙和精细孔隙结构的海绵产品。制备的海绵橡胶孔洞大,孔壁强度低,收缩率大,变形大。
(l-2)有机发泡剂
(l-2-l)发泡剂AC(偶氮二甲酰胺)
为黄色粉末,比重为1.65,不溶于水,在空气中的热分解温度约为200℃。加入发泡助剂,如硬脂酸、尿素、苯甲酸、氧化锌、氧化镁、氧化铅、乙二胺、明矾等,可以大大降低其热分解温度。
其气体产量较大,约为250 cm3/g,其热分解反应式如下:
无毒、无害、无污染、不变色,不溶于普通有机溶剂和增塑剂。由于其粒度细,易于在橡胶中混合和均匀分散。发泡剂可以在常压或加压下使用。
虽然其热分解温度较高,但加入适当的发泡剂可以大大降低其热分解温度。分解出的气体,如N2和一氧化碳,在橡胶中的渗透性很小,适合制作闭孔海绵制品。但有少量NH3逸出,NH和气体容易在橡胶中渗透,所以海绵橡胶的收缩也较大。
(1-2-2)发泡剂H (N,N’-二硝基五甲基四胺)为淡黄色粉末,热分解温度高,约为195℃。气体产量也很大,约240 cm3/g,其热分解反应式如下:
在室温下,即使加入发泡剂,它也是稳定的。但当温度上升到一定程度时,它能迅速分解,其热分解产物有一种臭味。
其热分解产物为甲醛、氨和氮。由于NH3的高渗透性以及氨可以与甲醛反应生成固体六亚甲基四胺,海绵胶的孔壁容易破裂,孔径也较大。虽然可以做成组合孔结构的海绵胶,但收缩率大。
(1-2-3)发泡剂OBSH(二苯磺酰肼醚)
为白色细粉末,比重为1.52。其热分解温度低,在130℃左右可缓慢分解,在150℃时可快速分解。可在通常的固化温度(130℃~150℃)下发泡,无需发泡剂。热分解反应式如下:
其气体产量较少,约为125cm3/g,其热分解产物的残留物为不挥发的聚合物,有硫醇味。
储存时稳定、无毒、不易燃。由它制成的海绵橡胶的孔结构细小而均匀。由于分解的气体是n:,渗透性小,能形成闭孔或连通孔结构的海绵胶,而且孔不易塌陷,收缩率小,变形少。(1.2.4)发泡剂DAB,(重氮氨基苯)。
它的分子式是:
宁塔为棕色粉末,有特殊气味,熔点约100℃,热分解温度约95℃,分解时有N2气体产生。气体产量相对较小,约为113cm3/g..混合时与橡胶相容性好,易于分散均匀,无需添加发泡剂即可在较低温度下发泡。它的缺点是变色严重,对皮肤有刺激性。
(l-2-5)发泡剂TSH(对甲苯磺酰肼)
为白色粉末,比重为L43,热分解温度约为104℃。气体产量不多,为125cm3/g。
热分解反应式如下:
其特点是热分解速度慢,与橡胶在硫化过程中的硫化温度相近或一致。它可以在不添加发泡剂的情况下发泡,并且易于使硫化和发泡过程同步。分解出的N: gas在橡胶中渗透性很小,适合制作闭孔结构的海绵制品。气孔小且均匀,产品质量好。
(1-2-6)发泡剂ABIN(或发泡剂N)(偶氮二异丁基脑)它是一种白色粉末,比重为1.13,熔点约为105℃。在没有发泡剂的情况下,热分解可以在95℃开始。气体产量为140cm3/g,反应方程式如下:
从中分解出的氮气对橡胶的渗透性很小,适合制作闭孔结构的海绵橡胶。产品的孔结构大小均匀,不易塌陷。
它的缺点是有一定的毒性。分解后的残渣四甲基丁睛也是有毒物质,价格也高。
(2)发泡剂的选择和应用根据海绵橡胶的性能要求、工艺条件、产品成本、卫生环境等要求,选择和应用发泡剂。
(2-1)无机发泡剂和有机发泡剂并用,制成胶鞋中底海绵。
(2-1-l)橡胶胶料配方:
(2-1-2)描述:
(2-1-2-1)胶鞋海绵中底是一种廉价的橡胶制品。所需成本低,所以无机发泡剂和有机发泡剂的组合不仅能满足要求,而且更便宜。
(2-1-2-2)用碳酸氢钠是因为碳酸氢钠便宜易买,但分解的气体是CO2,在橡胶中有很大的渗透性和溶解性,很难做出闭孔结构的海绵橡胶,所以需要添加有机发泡剂H来改善其性能。
(2-1-2-3)发泡剂H的热分解温度较高。而碳酸氢钠在100℃的较低温度下能分解CO:气体,使复合物发泡。为了协调两者的发泡温度,可以通过添加硬脂酸、明矾等助发泡剂来降低发泡剂H的热分解温度,也可以减少发泡剂的用量来降低成本。
(2-1-2-4)明矾是带结晶水的硫酸铝钾[Kai (SO4) 2.12H20],是共发泡剂。明矾在低温下含有结晶水。当温度高于80℃时,结晶水逐渐析出,可加速发泡剂h的热分解。
(2-1-2-5)为了保证海绵橡胶产品的质量。明矾和碳酸氢钠要磨成细粉再加入胶料中,发泡剂H也要用细粉。最好用80目筛子筛一下。否则就是颗粒大,分散不均匀,发泡时孔隙结构差,造成次品或废品。
(2-1-2-6)要获得结构良好的海绵胶,必须使硫化速度与起始速度同步。如果发泡剂刚开始分解气体,胶料会深度硫化,橡胶分子交联已经定型,橡胶分子强度高。分解气体的膨胀力难以克服孔壁上橡胶的强度,从而将海绵束缚在泡沫上。导致海绵胶比例高,弹性低,穿鞋不舒服。
如果硫化开始太慢,发泡剂会分解出大量气体,但混炼胶中的橡胶分子仍未硫化,气体会猛烈冲击小孔壁上的橡胶。此时的橡胶大大缺硫,强度小,使气孔塌陷或导致海绵孔破裂。
(2-1-2-7)温度对海绵化合物的发泡非常敏感。同一配方的混炼胶在不同温度下的发泡速率不同。因此,要求胶料在硫化过程中硫化温度的波动范围要小,最佳范围为1℃~2℃。否则海绵橡胶的孔洞不均匀,硬度不均匀。
(2-1-2-8)为了做出质量好的海绵橡胶产品,需要通过发泡率测试来监控和确定配方是否正确。
一般要求胶料的硫化起点为136℃X3min。半成品胶料的发泡率为60~90%。
海绵发泡率测试的操作如下:(a)试件的制作:将海绵橡胶的橡胶混合物在开放式炼胶机上薄涂成膜,切成以下规格的正方形进行测试:
厚度:0.2毫米,长度:20毫米,宽度:15毫米..
(b)在样片上涂一层薄胶,贴在刷有胶浆的白布上(此白布用于胶鞋中底),再贴一层外底膜,密封压实,放入硫化罐中与正常生产的胶鞋一起硫化。
(c)硫化后,从中间切开样品,测量其厚度,并计算发泡率。计算公式如下:
a=[b-(c+d)]%/d
a-发泡率b-硫化和发泡后海绵试件的总厚度。
c是指密封胶的总厚度(基膜加上胶带的总厚度)。
d指橡胶(海绵橡胶)试件的原始厚度。
(2-2)当橡胶共混物用于制造微孔橡胶时,选择发泡剂AC。这种由橡胶和塑料制成的徽孔鞋底材料要求小孔和闭孔或偶数孔结构。选择发泡剂AC可以获得更好的效果。
(2-2-1)硫化后的配方和性能:
硫化条件:170、CXsmin(压扁)硫化后性能:拉伸强度:2MPa断裂伸长率:238%永久变形:78%弹性:38%弯曲:60000倍完整比重:0.225(2-2-2)说明:(2-2-2-60)
EVA是乙烯醋酸乙烯酯的* * *聚合物,其乙烯基主链与醋酸乙烯酯相连,是一种链状线性聚合物。柔软、耐候,对填料有良好的亲和力。
但由于其不饱和度低,不能用普通硫黄硫化体系交联,过氧化二异丙苯(DCP)可作为交联剂。
DCP受热可分解成自由基。这种自由基具有很强的化学活性,能与EVA分子键上的活性基团结合,使热塑性EVA变成热固性物质。
(2-2-2-2)选择发泡剂AC是因为它细小且无毒,易于均匀地分散在橡胶混合物中,具有大量的气体产生和细小且均匀的孔。但是,它的分解温度高,所以如上所述,需要加入发泡剂来降低它的起始温度。
(2-2-2-3)交联剂DCP能产生活性自由基,对酸非常敏感。由于酸离子的存在,破坏了自由基的产生,阻碍了硫化交联反应。所以硬脂酸要尽量少加或者不加,否则会影响硫化和交联。我们使用氧化锌和尿素,效果很好。
(2-2-2-4)发泡剂AC和交联剂DCP的用量比要合适。
如果DCP用量过少,橡胶的交联速度慢于发泡剂的分解速度,橡胶混炼胶孔内壁强度低,不能承受分解气体的膨胀压力的冲击,使孔壁破裂,气体逸出,不能形成孔结构良好的微孔橡胶。为了增加孔壁的厚度和强度,必须加入一定量的DCP以使交联和发泡同时进行。
交联剂DCP用量过多,橡胶交联快,强度大幅度增加,孔壁上的橡胶分子抑制或抑制气体膨胀,孔数少,胶料硬,弹性小,孔结构差,产品质量差。