天然橡膠加工與物理特性的改良

1、天然橡膠加工與物理特性的改良天然橡膠加工與物理特性的改良天然橡膠(NR)通常需要降低一定粘度以確保工藝性能優(yōu)良。這種工藝稱為塑煉，在混煉階段通過斷開聚合物鏈而實現(xiàn)。歷史上使用稱為預塑煉的第一個獨立的混煉階段。這一階段只涉及將天然橡膠或者天然橡膠和稱為化學膠溶劑的活性化學物質加入混煉機并混煉幾分鐘。在后續(xù)的幾個混煉階段將預塑煉橡膠與填充劑進行混煉?；瘜W膠溶劑通常是基于自由基清除劑和所謂增強物組合而成的材料，是用在較高溫度增加氧化斷鏈的一種

2、有效氧基資源。本文所述的典型化學膠溶劑示例包括StruktolA89和StruktolA86。天然橡膠斷鏈機制天然橡膠長鏈材料在混煉工藝期間斷裂。首先，當混煉溫度較低時，產(chǎn)生的高剪切力足以斷鏈。從統(tǒng)計學上講，由于這種機械剪切作用，較長的鏈更有可能斷裂，因為沿著較長鏈材料看到的更多鏈糾纏導致更多片斷被捕集，因此要施加更高力量。事實上，在剪切力作用下，較短鏈更容易解開。施加的高剪切負載產(chǎn)生大量熱量。這種加熱軟化了天然橡膠，因此又依次降低剪切

3、力。在混煉溫度約為120℃時，機械斷鏈停止成為主要機制，氧化作用造成的化學斷鏈更為重要。氧化斷鏈是一種化學斷鏈反應，其中氧基隨機襲擊天然橡膠鏈，雖然長鏈將斷裂，但是在此工藝期間短鏈變得更短。這種作用趨向于擴大天然橡膠的分子量分布。這種作用對于后期的橡膠特性并不有利，因為天然橡膠中發(fā)現(xiàn)的高強度和彈性依賴于是否有長鏈結構。許多化學膠溶劑中含有的增強材料作為一種氧基資源用于加速氧化斷鏈。通常，使用基于鐵蝥合劑制造的材料用作這種目的。圖1顯示了

4、由于化學膠溶劑塑煉之后短鏈材料數(shù)量增加而出現(xiàn)的分子量分布增加。有效十分重要。當然，由于裝滿一半時混煉機內的膠溶劑負載如此之小，幾乎不可能分布均勻。結果，斷鏈作為支化聚合物重新組合的機會大大增加。另外，膠溶劑分布不均還會導致局部濃度過高，形成斷鏈過多的區(qū)域，特別是在大容量混煉機內溫度變化也很差的情況之下。這種狀況通常在業(yè)界稱為過度塑煉?？紤]所有這些因素時，盡管化學膠溶劑對降低粘度具有巨大影響，但是對其使用也有許多限制。要求調整混煉工藝，以

5、保持獨立的塑煉階段達到最佳效果。即使正確混煉，形成的化合物動態(tài)特性也不良；由于化學膠溶劑的作用，存在更短或更多支化材料使降低彈性、更高滯后和更低老化性能增加。物理膠溶劑為了克服與化學膠溶劑相關的問題，許多制造商已經(jīng)轉向使用所謂的物理膠溶劑。這種工藝使用聚合物鏈間潤滑劑產(chǎn)品。在此情況下，不會出現(xiàn)針對聚合物斷鏈的化學反應。此類助劑的作用是降低聚合物鏈間力量，特別是在較高剪切速率的情況之下。由于鏈間潤滑增加，長聚合物鏈更有可能在高剪切力作用下

6、解開。因此導致更長鏈材料的流動性增加。當然，這是一種理想情況，會導致加工能力和產(chǎn)品特性之間的平衡改進。由于出現(xiàn)的斷鏈較低，因此，避免了化學膠溶劑更強的反應屬性，特別是對于生產(chǎn)短鏈材料的情況。物理膠溶劑通?；诮饘僭砗弯\皂產(chǎn)品，廣泛用作許多天然橡膠和天然橡膠混合物的擠出助劑。但是，在許多應用中，鋅皂的效果并不充分?；鞜掚A段出現(xiàn)更高粘度仍會導致加工不良和燒焦，因而需要進一步降低粘度。無論如何，可以提供許多潤滑劑產(chǎn)品并廣泛用于含有化合物的天然

7、橡膠。物理膠溶劑的示例包括StruktolA60和StruktolA50P（鋅皂）以及StruktolEF44（鋅鉀皂）。粘度降低的改性助劑為了充分降低粘度但不執(zhí)行獨立的預塑煉，同時還保持天然橡膠的優(yōu)良動態(tài)特性，要求采用不同的途徑。不使用化學膠溶劑的機械塑煉是斷鏈的一種最佳方法，但是這種工藝極其緩慢和效率不高，要求進行改良。StruktolHT105基于化學和物理膠溶劑技術。HT105含有DBD，但是不含有鐵蝥合物或其它增強劑。在生產(chǎn)H

8、T105期間開發(fā)了一種不同方法，以在新載體系統(tǒng)中組合DBD。這種變化的結果是liT105擴散以及聚合物內的DBD擴散出現(xiàn)更快，比化學膠溶劑通常觀察到的擴散高。在混煉循環(huán)中，DBD更早生效，混煉溫度更低。結果，支化聚合物形成程度更低。由于缺少增強劑而導致的降低化學活性大于改進DBD擴散以及存在載體材料的補償。載體基于金屬皂，其作用是用作一種高度有效的鏈間潤滑劑，可以在聚合物內促進優(yōu)良的物理膠溶作用。實驗為了顯示各種粘度降低化學物品對天然橡