加工过程中如何提高高温硅橡胶的流动性和脱模性

加工橡胶添加剂是一种能改善胶料工艺性能的化学晶体。它具有节约能源、提高产品质量和生产效率、不影响胶料物理机械性能的特点。虽然加工橡胶添加剂在世界上仅占10%，但其品种和作用不容忽视。特别是随着我国橡胶工业高速加工设备的采用和对助剂高效加工技术的要求，大力发展加工助剂势在必行。加工助剂的种类主要有分散剂、均质剂、脱模剂、增塑剂、增粘剂、偶联剂、增强树脂、喷涂剂和防结焦剂。(1)分散剂。分散剂主要是提高炭黑等粉末在胶料中的分散性，多为高分子脂肪酸酯的聚合物产品或与金属皂的混合物。将分散剂与混炼胶混合，可加速粉末分散，防止粘辊，减少焦烧，缩短加捻时间。这种聚合物脂肪酸酯不仅有助于粉体分散的作用，还具有增塑作用，有利于提高胶料的流动性。目前国外主要有高效分散剂，如StrMktolwB212、Dlsper2atorrL、aAHux等。在国内，分散剂的研究也比较深入，现在已经投放市场的主要品牌有AT-C、AT-B、BF-287、交谊素T-78、FS-200。(2)均质机。均质机的主要作用是解决不同极性和粘度的聚合物的混合。它是不同极性的低分子量树脂的混合物。在不影响胶料力学性能和硫化性能的前提下，均化剂不仅改善了聚合物的共混和稳定相结构，还具有增塑、增粘和润滑作用，可改善共混胶料的加工性能，降低能耗。同样的弯头也能有效提高轮胎内衬层胶料的气密性，是一种非常有效的加工助剂。国外主要品牌有德国S&S公司的40MS，60NS，HP55，THl0A，德国DOG公司的HS01B。国内虽有类似产品，但还不能完全替代进口，尚未形成规模化生产。目前，它们主要依赖进口。据初步统计，2006年仅轮胎行业对均质机的需求就达到4000吨左右，如果不高于国外产品的国内销售价格，应该至少有6543.8+0.4亿元的市场前景。(3)脱模剂。脱模剂是一种加工助剂，主要用于聚合物成型领域。它的主要作用是使脱模操作变得容易，防止强行脱模对产品的损坏。脱模剂一般分为外用和内服。传统的脱模剂一般是外用的，也就是涂在模腔表面，习惯上也叫脱模剂。产品主要包括滑石粉、云母粉、肥皂、石蜡、聚四氟乙烯和硅油等。都有一定的脱模效果，但容易留下模垢和痕迹，对模具有腐蚀性，且价格昂贵。内脱模剂一般在炼胶时以助剂的形式加入，使用起来非常方便，有利于模具的长期维护。此外，内脱模剂还可以帮助胶料流动，减少分子内摩擦产生的热量。是名副其实的多功能助剂，所以在国外被称为“内润滑剂”。到目前为止，国内还没有一种性能优异的脱模剂适用于各种橡胶制品。(4)塑化剂。增塑剂是一种加工助剂，用于改善聚合物的加工性能，提高其柔韧性或拉伸性能。按其作用机理可分为物理增塑剂和化学增塑剂。传统上，物理增塑剂称为软化剂，化学增塑剂称为塑解剂。化学增塑剂是在生胶塑化过程中加入的。通过化学作用，不仅具有提高塑化效果、缩短塑化时间、节约能源的作用，而且具有用量少、塑化力强、不影响产品性能的优点。五氯硫酚产品在国内已经使用多年，效果很好。但由于五氯酚的毒性，国外采用了无毒、无污染、无霜、塑化效果好的新品种来替代。我国北京中橡科达公司、山东阳谷华泰化工公司等企业开发的化学胶溶剂也是无毒高效的化学胶溶剂，具有良好的应用前景。物理增塑剂是橡胶加工中使用的一种添加剂，用于改善橡胶加工性能。它的加入可以降低混炼胶的粘度，增加空腔材料的塑性，改善炭黑等配合剂的分散性，提高硫化橡胶的物理性能。不饱和或饱和脂肪酸、脂肪酸酯或其锌皂是目前使用最广泛的物理胶溶剂。这类物理塑解剂主要用作弹性体和填料网络中的内润滑剂。因此，混炼时只需较小的剪切力或较低的温度，就能使胶料具有较大的流动性，从而实现高效塑化，减少能量输入，避免焦烧。德国的ASOP和彭A60系列，以及我国的增塑剂A、B和Z210、Z300都是优秀的物理塑解剂。(5)增粘剂。增粘剂是一种能提高生胶和未硫化橡胶粘合性的特种添加剂，一般分为钴盐和树脂。钴盐橡胶粘合剂包括环烷酸钴、硬脂酸钴、硼酸钴和癸二酸钴，主要用于橡胶与镀黄铜或镀锌金属的粘合，是钢制子午线轮胎和其他橡胶-金属复合制品的重要原料。生产钻井盐的外国公司主要有法国HONEPOUULENC公司和美国Shepherd公司。国内镇江金威集团公司生产的RC系列增粘剂已得到广泛应用，但由于种种原因，年产量仍停留在200吨左右，远远不能满足国内需求。目前产品进口量达到60%。增粘树脂主要有石油烃树脂、古马隆茚蜡、松香蜡、萜烯树脂和非热反应酚醛树脂。它们的主要作用是提高橡胶的自粘力和轮胎的成型粘度，从而减少因胶料粘力不足而手工涂抹汽油或胶浆造成的浪费，实现轮胎生产的联动，提高生产效率。非热反应性烷基酚醛树脂增加的粘度是石油树脂的2-3倍，因此是轮胎行业中最大的。这些增粘树脂都具有较高的初始粘度，但经过长期贮存或在加热、湿热条件下，胶料的增粘性能会很快下降。因此，开发耐热、耐湿、高粘度、长效的产品是增粘树脂的发展趋势。目前国外此类产品主要有Koretaek系列、Durez系列、SP系列、Dyphenl、PA-50、R系列等。这类产品引起了国内生产和研究单位的重视。目前太原有机化工厂、青岛助剂厂、上海橡胶助剂厂都有一些类似的产品。(6)偶联剂。偶联剂能有效地将无机基团与有机聚合物紧密连接，从而改善胶料的加工性能和物理机械性能。偶联剂有很多种。目前应用最广泛的是硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。南京曙光化工总厂开发生产的主要品牌有KH845-4和SG-S1996，年生产能力6000吨。其生产技术、生产规模和产品质量均达到国际先进水平，具有较强的市场竞争力，在国际上形成了德固赛、中国南京曙光、美国康普顿为偶联剂的三足鼎立局面。(7)增强树脂。补强树脂又称补强硬化树脂，用于需要高硬度、补强、因炭黑过多而难以生产的胶料中。目前，酚醛树脂被广泛使用。这种树脂不仅与炭黑和弹性体有很强的相互作用，使橡胶制品获得较高的力学性能，而且具有增粘、增塑、软化的作用，在国际上得到广泛应用。国外主要有Durez系列，SP系列，Duphene系列，PA-5系列，Koreforte系列，R系列。近年来，我国山西省化工研究院开发的DQ205和DQ206增强树脂也在轮胎胶料中得到应用，国内市场基本形成。北京橡胶工业研究设计院引进的PFM系列补强树脂不仅能提高胶料的力学性能，而且具有门尼粘度低、焦烧时间长的特点，达到国外同类产品水平，并已投产。(8)喷洒药剂。喷雾剂通常根据其在轮胎上使用部位的不同分为内用和外用两种。外用喷剂分为溶剂型和水性两种。因为溶剂型外用喷剂对人体有害，现在基本不用了。水基外喷剂赋予轮胎良好的分辨色胶能力，阻燃无污染，可增加模具清洗周期，减少设备投资，因此应用广泛。内喷涂剂用于喷涂已成型但未硫化的轮胎内表面，主要作用是使外胎易于脱模，便于硫化胶囊从外胎内腔中拔出，提高轮胎内外质量，提高产品合格率。第三代产品在国外已经使用，但在国内还没有得到足够的重视，同类产品还没有开发出来。(9)防焦烧剂。防焦剂是一种能在贮存和加工过程中早期硫化的助剂，能显著提高硫化混炼胶在高温下的贮存稳定性和压延安全性。橡胶工业中传统使用的防焦剂有水杨酸、邻苯二甲酸苯酯等。它们的抗焦烧效率低，并且它们对配混物的其它物理性能有影响。防焦剂CTP是一种理想的品种。在钢帘线橡胶中加入CTP，可以延缓橡胶中硫和双键的反应速度，使足够的硫与钢丝反应生成Cu-S-R键，使橡胶与钢丝牢固地粘结在一起。国外产品主要有Santogard，TPA等。我国已开发出CTP、MTP和防结焦剂。这些产品具有优异的防结焦效果，无污染，不变色，在不影响硫化速度的情况下，大大提高了胶料的流动性。(10)其他类型的添加剂。除了添加剂的功能和技术含量，橡胶工业还对环境和健康提出了更高的要求，这是现代橡胶加工技术的特点，也是现代添加剂水平和赢得市场的需要。造粒、表面处理、预分散等新型添加剂展现了现代添加剂的新水平。为了消除有毒物质粉尘飞扬或液体污染带来的环境和健康问题，采用挤出造粒技术、液滴成型技术或复合造粒技术将易粘附的液体添加剂和粉末添加剂转化为颗粒状产品。先进国家的橡胶助剂造粒技术已经发展到很高的水平。最近10年，中国的制粒技术也取得了很大的进步。兰州化工机械研究所的挤出造粒机、南京粉体工程研究所的液滴成型技术、北京橡胶工业研究设计院的聚合物基复合造粒技术都获得了成功，使大量的国产辅助产品实现了造粒。由于纳米粒子带来的纳米效应以及纳米粒子与基体之间的强界面相互作用，橡胶纳米复合材料也是研究热点之一。目前有橡胶-粘土纳米复合材料、橡胶-纳米二氧化硅纳米复合材料、氢化丁腈橡胶-金属丙烯酸酯纳米复合材料等，因其特殊的结构和优异的性能显示出诱人的应用前景。预分散橡胶添加剂是指以聚合物为载体的橡胶添加剂母料。用预分散橡胶添加剂母料代替普通粉末添加剂，可减少粉尘飞扬，改善分散效果和加工性能，提高产品质量。莱茵是第一个成功开发预分散技术的公司。目前已形成全球7万吨/年的生产能力，上千种规格和品种，深受橡胶加工企业的青睐。