轮胎生产用加工助剂解析

1.前言
加工助剂与功能性助剂区别
必要性:合成胶用量增加;加工设备与技术改进; 子午线轮胎发展 加工中存在问题 配料:粉尘、有害物质、自动称量 混炼:填料分散、共混均匀、粘辊、能耗和效率 成型:粘性.压延与压出性能(流动性.膨胀与收缩) 硫化:流动性、脱模、外观质量、模具污染
加工助剂功能
混炼 橡胶粘度变化 橡胶共混 填料.配合剂混入 半成品 压出 压延 成型 硫化 平板模压 (传递、注射) 胶料门尼粘度下降 相容性增加 分散改善、时间缩短 速度加快、质量提高 脱辊性改善 粘性增加 流动性提高、外观改善 脱模改善、污染减少
轮胎生产用加工助剂
张涛 北京橡胶工业研究设计院 2008-10
1.前言 2.润滑剂 3.塑解剂(化学、物理) 4.分散剂 5.均匀剂 6.增粘剂与补强树脂 7.增塑剂 8.预制剂(预分散体) 9.隔离剂:(防粘、脱模)
*模具清洗剂 *防疤点喷涂剂 10.多功能添加剂 11.具硫化活性加工助剂 抗过硫还原体系 12.测试方法与评价 13.硫化胶系统剖析与原 始配方推算
2.润滑剂
润滑剂在胶中功效 混炼: 加快填料混入和均匀分散 降低胶料门尼粘度 降低排胶温度 改进粘辊性 加工: 压延 压出容易速度快 半成品表面光滑 致密 尺寸稳定 减轻粘辊性 方便压延 硫化: 胶料流动好 易充模速度快 缩短模压周期 减少模压件内应力 改善成品脱模性能 减少成品废品率 降低对模具污染程度
脂肪型润滑剂结构与其性能关系
<10 无法成有效胶束 >10 可形成有效胶束 链长度分布 窄 高结晶 高mp 分散差 易喷霜 宽 无定形 低mp 易分散 相容好 不喷霜 链支化度 高 结晶低 mp低 相容好 不喷霜 链不饱和度 高 结晶低 mp低 相容好 分散好 碳链长度
官能团极性 高 低
与金属亲合好 表面活性高 起内润滑作用 不易喷霜
初期:天然产品(动物胶、沥青、蜡、 矿物油等) 60~70年代开始引入橡胶加工领域
目前现状:品种增多,应用领域不断扩大,用量增加 品种 1980 1984 1995 1999 均匀剂 4 8 13 13 塑解剂(物理,化学) 14 21 31 35 润滑剂及其他 82 167 286 263 增粘剂 152 167 123 增塑剂及其他 400 450 532 总计 652 813 965
2.1.2脂肪酸酯 : 组成:由脂肪酸与脂肪醇(C20~34)酯化而成 功效:改进润滑效果,提高胶料流动性 促进对配合剂填料浸润,改善在胶中分散效果 改善与金属表面粘附,改进脱模性能 提高轮胎外观质量而又不影响胶料粘合性能 2.1.3脂肪酸皂类(主要为锌、钙皂) 组成:主要为C16 C18饱和和不饱合脂肪酸的皂类 功效:浸润好,改进配合剂与填料的在胶中分散效果 高剪切下改进胶流动性但仍保持混炼胶强度 不饱和脂肪酸皂 相容好 熔点低 抗结晶 防喷 特殊结构优化锌皂具硫化活性 抗返原A73 钙皂对焦烧 硫化无影响, 常用于CR XIIR 改进粘辊 脱模性能
润滑剂分类: 分为内润滑剂和外润滑剂二种 依据在胶中溶解度 取于润滑剂化学结构和橡 胶品种,通常都兼具内 外润滑剂功能,但以某 一种为主 内润滑剂 外润滑剂 改进胶料流动性 减少胶与设备间摩擦 降低胶本体粘度 改善胶料的滑动性 改进填料分散 对胶料粘度影响小 对胶滑动影响小 过量后易喷出
内外润滑剂与分子结构的关系
润滑剂作用过程


升温 熔化 剪切下混入胶中(取决mp 相容性) 附着在橡胶和配合剂表面,减少与设备表面 摩擦 表面活性剂胶束理论 产生胶内部滑动 烃基链足够长可形成胶束(球形 层状) 剪切力下发生滑动使胶流动性提高,填料 分散好 极性官能团易为金属吸附生成稳定薄膜,耐 剪切 防止胶料生成流动条纹班痕 减少胶料与加工设备的粘连 有利脱模,减少模具污染
加工助剂功能要求
生胶塑炼: 高效、低能耗、省时 混炼: 胶间相容性好.填料配合剂混入快.分散均匀 压延、压出: 速度快、尺寸稳定、外观质量好 成型: 贴合粘性好 硫化: 胶料流动好、外观好、易脱模、污染小 市场竞争: 加工效率高、节能、低成本、绿色环保 成品性能: 不影响产品最终使用性能。
加工助剂发展历史
国内加工助剂发展现状
* 80年代引进子午胎生产技术推动下发展 * 目前用量己达5万吨/年,预计2010年为9万吨/年,国 内发展特点: * 多家研究和生产厂家批量生产,但规模小 * 国外公司大力开拓国内市场 * 产品命名混乱 * 产品系列化程度差, 可供选择品种少 * 多功能助剂品种少 * 新品种、更新换代产品慢
脂肪醇 C14~C18 内润滑剂 强 脂肪酸酯 C14~C18 脂肪酸 C14~C18 逐 脂肪酸皂 C16~C18 步 脂肪酸酰胺 C16~C18 过 石蜡油 带支链 渡 石蜡 直链 聚乙烯蜡 直链或支链 外润滑剂 强
润滑剂在胶中作用机理
影响因素: 烷基长度 支化度 不饱和度 端基结构与极性 典型结构: 脂肪醇 R-0H 脂肪酰胺 R-C0NH2 脂肪酸酯 R-COOR1 脂肪酸皂 (R-C00)2M 其中:R,R1为不同烃基 M为金属(如锌 钙等)
2.润滑剂

2.1:品种 初期: 矿物油 羊毛脂 硬脂酸 凡士林… 目前: 脂肪酸 脂肪酸酯 脂肪醇 聚乙烯蜡 脂肪酸皂 脂肪酸酰胺 有机硅烷 2.1.1脂肪酸 来源:天然动.植物油脂(棕榈油 棉子油 豆油…) 组成:C12-0 月桂酸 C14-0肉蔻酸 C16-0 棕榈酸 C18-0 硬脂酸 C18-1 油酸 C18-2 亚油酸 C18-3 亚麻酸 C20-0 花生酸 C22-0 芥子酸 国内现状:多来源 组成复杂 质量差异大 质量控制: 酸值 皂化值 碘值
加工助剂分类(按化学结构)

源自文库

烃类: 矿物油、石油、石蜡、石油树脂… 脂肪酸衍生物: 脂肪酸 脂肪酸酰胺 脂肪酸酯 脂肪酸皂类 脂肪醇 合成树脂: 酚醛树脂 低分子聚合物: 聚乙烯蜡 聚异丁烯 聚异戊二烯 聚丁二烯 有机含硫化合物: 硫酚类 芳香二硫化物
加工助剂分类(按功能)
功能 塑解作用 分散作用 流动作用 均匀作用 增粘作用 增硬作用 隔离作用 实例 2,2-二苯甲酰氨基二苯基二硫化物 五氯硫酚 五氯硫酚锌盐 脂肪酸酯 脂肪醇 脂肪酸皂类 脂肪酸皂 脂肪酸酯 脂肪酸酰胺 脂肪酸 不同极性树脂共混物 烃类树脂 酚醛树脂 高苯乙烯橡胶 酚醛树脂 反式异辛烯 有机硅烷 脂肪酸酯 脂肪酸酰胺 脂肪酸皂