
橡胶喷霜的成因及防止.docx
3页橡胶喷霜的成因及防止摘要 喷霜在橡胶中是比较常见的现象防止橡胶表面喷霜可以通过调整胶料配方、改进工 艺规程、改善贮存条件等途经来实现本文讨论了橡胶喷霜的成因,形式及其危害,并提出 了防止橡胶喷霜应采取的措施和喷霜后的挽救办法关键词 橡胶 喷霜 溶解度 溶解度参数1 前言改革开放以来,我国橡胶工业迅速发展,制品种类日趋完善,进出口贸易不断增长, 新材料、新工艺、新技术得到广泛应用,制品的内在质量和外观质量不断提高但是由于我 国橡胶工业起步较晚、基础薄弱、技术落后、设备陈旧、原材料种类不多、品种不全,并且 质量波动较大,使制品质量与发达国家和地区的水平相比差距还较大,所以在今天贸易全球 化,市场多元化的格局下,使得我国橡胶制品在国际上的竟争力差,市场占有率低在制品质量方面,表面喷霜就是一种较严重的外观质量问题每年我国橡胶制品因表 面喷霜给企业造成经济损失和社会影响是相当大的因此对橡胶喷霜问题的探讨就显得十分 必要2 橡胶喷霜的形式 橡胶有未硫化橡胶(以下称胶料)和硫化橡胶(以下称制品)之分,橡胶喷霜就包括胶料表面 喷霜和制品表面喷霜喷霜(bloom)是液体或固体配合剂由橡胶内部迁移到橡胶表面的现 象[1]。
可见橡胶内部配合剂析出,就形成了喷霜对橡胶喷霜的形式归纳起来,大体分为 三种即喷粉、喷蜡、喷油(也称渗出)喷粉是硫化剂、促进剂、活性剂、防老剂、填充剂等粉状配合剂析出在橡胶表面,而 形成一层粉状物喷蜡是石蜡、地蜡等蜡状物析出在橡胶表面,而形成一层蜡膜喷油是软 化剂、增粘剂、润滑剂、增塑剂等液态配合剂析出在橡胶表面,而形成一层油状物在实践中,橡胶表面喷霜的形式有时是以一种形式出现,有时却是以两种或三种形式 同时出现3 橡胶喷霜的原因橡胶喷霜是由于橡胶内部配合剂达到过饱和状态后,橡胶近表层的配合剂首先析出,再 由内层向表层迁移析出,当配合剂在橡胶中降低到其饱和状态时,析出过程才告结束使配 合剂达到过饱和状态,导致橡胶喷霜的主要原因有:胶料配方设计不当,工艺操作不妥,原 材料质量波动,贮存条件差,制品欠硫、制品老化等配方设计不当主要指配合剂在橡胶中的用量超过其最大使用量在一定条件下(主要是 温度,其次是压力)一般配合剂在橡胶中都有一定的溶解度,达到配合剂溶解度的配合量称 为配合剂的最大使用量配方设计时,配合剂用量超过其最大使用量,配合剂就不能完全溶 解在橡胶中,使得配合剂在橡胶中达到过饱和状态,由于配合剂在橡胶中最终要达到饱和状 态,在趋于饱和状态过程中,超量使用的、不能溶解的配合剂便要析出,而在橡胶表面形成 喷霜。
通常情况下,配方设计不当容易造成喷霜的配合剂有硫化剂:硫黄促进剂:二硫化二苯 并噻唑(DM)、二硫化四甲基秋兰姆(T MTD)、2 一硫醇基苯并噻唑(M)、一硫化四甲基秋兰 姆(TMTM)、乙撑硫脲(NA 22)等防老剂:N—苯基一B —萘胺(D)、N, N'—二苯基对苯二胺 与苯基分萘胺混合物(H ) . N —环己基一N'—苯基对苯二胺(4010) , N, N'二(B —萘基)对苯二 胺(DNP)、2 一硫醇基苯并咪唑(MB)、石蜡等增塑剂:机油、酯类油等活性剂:氧化锌、 硬脂酸等填充利轻钙、碳酸镁等防焦剂N—环己基硫代邻苯二甲酞亚胺(CTP)等还有 一些其它配合剂胶料生产时,首先配合剂称量要准确,以免造成多配,使得配合剂的用量超过其在橡胶 中的最大用量,并造成喷霜其次,要按工艺操作充分压合,以免造成捣胶不均,配合剂分 散不匀,使得配合剂在胶料中局部浓度过大,达到过饱和状态,而造成喷霜再者,加入硫 黄时,胶温、辊温不要过高,由于硫黄在橡胶中的溶解度随温度升高而增大[2],硫黄溶解 度增大,其在橡胶中的溶解速度加快,就容易引起分布不均,使得硫黄在胶料中局部含量多, 局部含量少待胶料冷却后,硫黄在胶料中的溶解度下降,胶料中局部含量过多的硫黄,便 达到过饱和状态,就造成喷霜,此种喷霜也称喷硫。
橡胶工业原材料包括两大类,即生胶和配合剂不同的配合剂在同一种生胶中有着不 同的溶解度,同一种配合剂在不同的生胶中也有着不同的溶解度,就是在同一类生胶中,由 于其共聚组分比不同、门尼粘度不同、污染非污染之分而形成的不同规格中同一配合剂的溶 解度也不同,即使产品样本上数据几乎相同的生胶,因生产厂家所采取的工艺不同、合成单 体的差异、制造批量的不同,而使同一配合剂的溶解度也不同生胶质量发生波动就会引起生胶极性、结晶性、分子结构、分子量分布、门尼粘度, 灰分、挥发分、物理性能等发生变化由于配合剂在生胶中的溶解度主要取决于生胶和配合 剂的结构与性能,那么生胶质量发生波动就会影响配合剂的溶解度如果造成配合剂溶解度 下降,便会发生喷霜现象橡胶用配合剂大都属于工业品,纯度不高其成分与我们通常所说的化学药品有很大不 同硫化促进剂和防老化剂等化学成分不管怎样说还是比较清楚的,而其它配合剂却是很粗 制的[3]例如,橡胶用硬脂酸是一种混合脂肪酸,不是纯粹的硬脂酸,它只相当于十六烷 酸(软脂酸)和油酸的混合物氧化锌、氧化镁和炭黑等其它物质在制造中混入很多杂质轻 钙、陶土等物质因产地材质不同、制法不同、工艺不同、批量不同而有很大差别。
配合剂质 量发生波动就会引起其纯度、水分、灰分、pH值、物理性能等发生变化,这些因素影响着 其在橡胶中的溶解度如果溶解度下降,配合剂便会发生喷霜3.4 储存条件差配合剂在橡胶中的溶解度是在一定条件下测定或计算的配合剂在橡胶中的溶解度除 与配合剂和生胶两者的化学结构、极性、结晶性、分子量大小及分布、溶解度或溶解度参数 等有关外,还与贮存时的温度、压力、湿度、时间有关配合剂在橡胶中的溶解度一般都是随着温度的升降而升降[4]因此,橡胶在储存和使 用时的温度高于标准温度,配合剂的用量就可能达到最大用量;而在低于标准温度时就不能 用到最大用量,否则橡胶表面就会出现喷霜表 1 列出了常用配合剂硫黄在 100 克不同生胶中的溶解量(克)从中看出:硫黄在不同 的生胶中有着不同的溶解度,但都随着温度的升降而升降可见,温度对配合剂的溶解度影响很大,直接影响着橡胶表面喷霜 橡胶储存时所受的压力、周围空气的湿度以及时间对配合剂的溶解度也有影响, 一般情况下影响不大[6]但是,如果压力较大,受压部位橡胶中的配合剂就会形成晶核, 析出于橡胶表面,形成喷霜;如果空气的湿度过大,橡胶中极性大的配合剂对生胶 (非极性) 的作用减弱,配合剂溶解度下降,从而导致喷霜;储存时间越长,橡胶表面喷霜越明显,由 于储存环境中空气的温度和湿度随着季节的变化而不同,并且差别较大,极易造成配合剂的 溶解度发生变化,从而导致喷霜。
3.5 制品的欠硫配合剂在橡胶中的溶解度随着制品硫化程度的深浅而不同一般在制品达到正硫化时 配合剂则达到最大溶解度这是因为在硫化交联过程中化学键C —Sx—C、c —S-C、C—C、 C-O-C 等)的形成,加强了配合剂与生胶分子之间以及配合剂之间的化学结合或物理结合过 程,这有利于配合剂在橡胶中的溶解;其次配合剂参与化学键形成的反应或其它副反应,减 少了配合剂的含量,降低了配合剂的浓度所以,制品欠硫就会导致配合剂的溶解度下降使 橡胶表面出现喷霜3.6 橡胶老化橡胶老化大都导致硫化胶完整的均衡的网状结构发生破坏,从而也破坏了橡胶体系内各 种配合剂与生胶分子以及配合剂之间的化学的或物理的结合,降低了配合剂在橡胶体系内的 溶解度因此,那些局部处于过饱和状态的配合剂便会从橡胶中游离析出,形成喷霜橡胶老化引起的喷霜与其它类型的喷霜不同它不是容易发生在温度低、湿度大的冬 天和秋天,而是发生在温度高的夏天和阳光暴晒的环境中。
