橡膠加工制品增塑劑詳解

一．石油系增塑劑

是橡膠加工中使用最多的增塑劑之一。增塑效果好，來源豐富，成本低廉。石油系增塑劑是選擇適當(dāng)?shù)脑瓦M(jìn)行常壓和減壓蒸餾制得。主要品種有操作油、三線油、變壓器油、機(jī)油、輕化重油、石蠟、凡士林、瀝青及石油樹脂等，其中最常用的是操作油。

1．操作油的分類

操作油是石油的高沸點(diǎn)餾分，由分子量在300~600的復(fù)雜烴類化合物組成，分子量分布寬。根據(jù)油中主要成分的不同，可將操作油分為以下三種：

①芳烴油：以芳烴油為主。褐色的粘稠狀液體，與橡膠的相容性最好，加工性能好，吸收速度快。適用于天然橡膠和多種合成橡膠；缺點(diǎn)是有污染性，宜用于深色橡膠制品中。

②環(huán)烷油：以環(huán)烷烴為主。淺黃色或透明液體，與橡膠的相容性較芳烴油差，但污染性比芳烴油小，適用于NR和多種合成橡膠。

③石蠟油：又稱為鏈烷烴油，以直鏈或支化鏈烷烴為主。無色透明液體，粘度低，與橡膠的相容性差，加工性能差，吸收速度慢，多用于飽和性橡膠中，污染性小或無污染，宜用于淺色橡膠制品中。

2．操作油的特性

（1）操作油粘度操作油粘度越高，則油液越粘稠，操作油對膠料的加工性能及硫化膠的物性都有影響。采用粘度低的操作油，潤滑作用好，耐寒性提高，但在加工時揮發(fā)損失大。當(dāng)閃點(diǎn)低于180℃時，揮發(fā)損失更大，應(yīng)特別注意。

操作油的粘度與溫度有很大關(guān)系。在低溫下粘度更高，所以油的性質(zhì)對硫化膠的低溫性能有很大的影響，采用低溫下粘度（在-18℃的運(yùn)動粘度）變化較小的油，能使硫化膠的低溫性能得到改善。高芳烴油的粘度對溫度的依賴性比烷烴油大。

操作油的粘度與硫化膠的生熱有關(guān)，使用高粘度油的橡膠制品生熱就高。在相同粘度的情況下，芳香類油的生熱低。拉伸強(qiáng)度和伸長率隨油粘度的提高而有所增大，曲撓性變好，但定伸應(yīng)力變小。相同粘度的油，如以等體積加入，則芳香類油比飽和的油能得到更高的伸長率。

2）相對密度在石油工業(yè)中通常是測定60℃下的相對密度。當(dāng)橡膠制品按重量出售時橡膠加工油的相對密度就十分重要。通常情況下，芳烴油相對密度大于烷烴油和環(huán)烷烴油的相對密度。橡膠加工油常常是按體積出售，而在橡膠加工中則按重量進(jìn)行配料。

（3）苯胺點(diǎn)在試管內(nèi)線加入5～10ml苯胺后，再加入同體積的試料，然后從下部加熱，直至出現(xiàn)均勻的透明溶液，此時的溫度謂之該油的苯胺點(diǎn)。芳香烴類增塑劑的分子結(jié)構(gòu)與苯胺最接近，易溶于其中，故苯胺點(diǎn)最低。苯胺點(diǎn)低的油類與二烯類橡膠有較好的相溶性，大量加入而無噴霜現(xiàn)象。相反，苯胺點(diǎn)高的油類，需要在高溫時才能與生膠互溶，所以在溫度降低時就易噴出表面。操作油苯胺點(diǎn)的高低，實(shí)質(zhì)上是油液中芳香烴含量的標(biāo)志。一般說來，操作油苯胺點(diǎn)在35～115℃范圍內(nèi)比較合適。

（4）傾點(diǎn)（流動點(diǎn)）傾點(diǎn)是能夠保持流動和能傾倒的最低溫度。此特性可以表示對制品操作工藝溫度的適用性。

（5）閃點(diǎn)是指釋放出足夠蒸汽與空氣形成的一種混合物在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下，能夠點(diǎn)燃的溫度。操作油的閃點(diǎn)與橡膠硫化、儲存及預(yù)防火災(zāi)有直接的關(guān)系，同時也可衡量操作油的揮發(fā)性。

（6）中和值中和值是操作油酸性的尺度，酸性大能引起橡膠硫化速度的明顯延遲。中和值可以中和1克操作油的酸含量所需要的KOH的毫克數(shù)來表示。

此外，油液的折射率、外觀顏色、揮發(fā)分也都能反映其組成情況。

3．操作油對橡膠加工性能的影響

（1）對混煉的影響

橡膠對油的吸收速度與油的組成、粘度、混煉條件有關(guān)：一般粘度低、芳香烴含量高、溫度高，吸收得快。但油用量多，使炭黑在橡膠中的分散性變差，必須分批加。此外，混煉時加入油，可減小生熱、降低能耗。

（2）對壓出的影響

膠料中加入適量的油，可使膠料軟化，壓出半成品表面光滑、壓出膨脹小，壓出速度快。

（3）對硫化的影響

隨著膠料中油類填充量的增加，硫化速度有減緩的傾向。油的加入，使硫化劑、促進(jìn)劑在橡膠中的濃度降低，使硫化速度減緩。

含芳烴油多的操作油，有促進(jìn)膠料焦燒和加速硫化的作用。

4．操作油在幾種橡膠中的使用特性

（1）SBR：芳烴油最好，使拉伸強(qiáng)度、伸長率提高，定伸應(yīng)力下降，硫化膠的耐屈撓性好。

（2）BR：由于炭黑填充量大，操作油的用量多些，對性能的影響不顯著。

（3）CR：選用芳香烴最好，其次是環(huán)烷油，不能用石蠟油。

（4）NBR：一般不用操作油，多用合成增塑劑。

（5）IIR：使用低粘度的油，用環(huán)烷油或石蠟油，不用芳烴油。

（6）EPDM：一般不使用芳烴油，多用石蠟油和環(huán)烷油。

二．煤焦油增塑劑

主要品種有：煤焦油、古馬隆、煤瀝青和RX-80樹脂。與橡膠的相容性好，并能提高橡膠的耐老化性。其中最常使用的是古馬隆樹脂，它既是增塑劑，又增粘劑，特別適合于合成橡膠。

1．煤焦油

黑色粘稠狀液體，有臭味、污染性，易混入膠料，能溶解硫黃，防止噴霜，能提高制品的耐老化性，增加SBR的粘著性。

2．古馬隆樹脂

根據(jù)聚合度的不同，古馬隆樹脂分為液體古馬隆樹脂和固體古馬隆樹脂。

液體古馬隆：有增塑、增粘作用，比固體古馬隆好，但補(bǔ)強(qiáng)性低，使用不方便。

固體古馬隆：與橡膠的相容性較好，有增塑、增粘和補(bǔ)強(qiáng)作用，有助于炭黑的分散，能溶解硫黃和硬脂酸，防止噴霜，能提高膠料的粘著性及硫化膠的拉伸強(qiáng)度和硬度，用量低于15份。

根據(jù)古馬隆軟化點(diǎn)的范圍不同其應(yīng)用也有所不同，一般，軟化點(diǎn)為5～30℃的是粘稠狀液體，屬于液體古馬隆，在除丁苯橡膠以外的合成橡膠和天然橡膠中作增塑劑、粘著劑及再生橡膠的再生劑；軟化點(diǎn)在35～75℃的粘性塊狀古馬隆，可用作增塑劑、粘著劑或輔助補(bǔ)強(qiáng)劑；軟化點(diǎn)在75～135℃的脆性固體古馬隆樹脂，可用作增塑劑和補(bǔ)強(qiáng)劑。

3．RX-80樹脂

反應(yīng)活性很高，可起增塑、增粘和補(bǔ)強(qiáng)作用，還可增加彩色膠的光澤。

三．松焦油系增塑劑

松焦油是干餾松根、松干除去松節(jié)油后的殘留物質(zhì)。主要品種有松焦油、松香、松香油、妥爾油等。最常用的是松焦油，能提高膠料的粘著性、耐寒性，有助于配合劑分散，延緩硫化，動態(tài)生熱大。松香多用于膠漿和與布面結(jié)合的膠料中。

四．脂肪油系增塑劑

脂肪油系增塑劑是由植物油及動物油制取的脂肪酸、油膏和其它。

硬脂酸：能促進(jìn)ZnO、炭黑在橡膠中的分散，還是重要的硫化活性劑。

油膏：有黑油膏、白油膏。使炭黑易分散，對壓延、壓出有利，半成品表面光滑、收縮率小、挺性大，可防止噴霜。硫化后易脫模，但用量多時會延緩硫化。

其它包括甘油、蓖麻油、大豆油、硬脂酸鋅等。