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活性氯ACM橡膠硫化體系一般有哪些?

活性氯型ACM常用的硫化體系有三種:皂/硫黃并用、N,N'-二亞肉桂基-1,6-己二胺體系和TCY體系。每個體系的特點和應用場景不同,比如TCY硫化速度快但容易焦燒,而皂/硫磺體系工藝性好但熱老化性稍差。

活性氯型丙烯酸酯橡膠(ACM)的硫化體系選擇對其加工性能、硫化效率及最終制品性能至關重要。以下是活性氯型ACM常用的硫化體系及其特點,并結合實際應用場景提供一個常規推薦配方。


一、活性氯型ACM的硫化體系

  1. 皂/硫黃并用硫化體系
    • 組成:硬脂酸鈉、硬脂酸鉀或油酸鈉(皂)與硫黃并用。
    • 特點
      • 工藝性能好,硫化速率較快,膠料貯存穩定性高。
      • 缺點:硫化膠熱老化性稍差,壓縮永久變形較大,適用于對耐熱性要求不高的場景。
  2. N,N'-二(亞肉桂基-1,6-己二胺)硫化體系
    • 特點
      • 硫化膠熱老化性能優異,壓縮永久變形小15。
      • 工藝性能較差,混煉膠貯存期短,需二次硫化,適用于耐高溫需求較高的制品。
  3. TCY(1,3,5-三巰基-2,4,6-均三嗪)硫化體系
    • 特點
      • 硫化速度快,可取消二次硫化,硫化膠耐熱老化性和壓縮永久變形表現優異。
      • 對模具腐蝕性較大,混煉膠易焦燒,需嚴格控制工藝條件

二、常規推薦配方及工藝

以下配方基于活性氯型ACM的TCY硫化體系優化設計,適用于耐油、耐高溫密封件(如油封、膠管):

組分用量(phr)備注
活性氯型ACM(如日本大曹ACL)100門尼粘度>40,分子量高
高耐磨炭黑(N550/N774)50-60補強效果顯著,填充量40-60份時力學性能最佳
防老劑Naugard4452-3耐高溫、抗油抽出,適合150-175℃環境1
TCY硫化劑0.8-1.2硫化速度快,需配合BZ促進劑(如二丁基二硫代氨基甲酸鋅)
氧化鋅5提高硫化活性,改善耐熱性
硬脂酸1-2潤滑作用,防止粘輥
硅烷偶聯劑(KH-550)1-2增強白炭黑/炭黑與橡膠的界面結合(若用白炭黑需添加)
聚酯增塑劑(如DOP)5-10改善低溫性能及流動性,減少油抽出風險

硫化工藝

  • 一段硫化:170-180℃×10-15分鐘
  • 二段硫化:若采用TCY體系可取消;若采用N,N'-二亞肉桂基體系則需180℃×3小時。

以下配方以活性氯型ACM為基礎,結合1號硫化劑的建議用量設計:

原材料用量(質量份)說明
ACM生膠100選擇活性氯型ACM(如氯乙酸乙烯酯共聚物)
補強劑40-60高耐磨炭黑(HAF)或快壓出炭黑(FEF),提升定伸應力和撕裂強度19。
1號硫化劑(1#-70GA/F150)1.4-2.2(炭黑填料)
2.2-3.0(礦物填料)
根據填料類型調整用量,礦物填料需更高用量4。
防老劑3-6高溫(>150℃)推薦TK-100或進口Naugard445;常規條件可選RD或BLE19。
潤滑劑1-2聚乙二醇(性價比優)或甲基硅油(需注意油抽出性)19。
硬脂酸0.5-1.5改善加工性,過量可能延遲硫化1。
氧化鎂3-5中和硫化過程中產生的酸性物質,減少模具腐蝕12。
防焦劑CTP0.5-1.0抑制焦燒,適用于含氯型ACM19。
  1. 混煉順序
    • 生膠塑煉 → 加入氧化鎂、硬脂酸 → 補強劑和潤滑劑 → 防老劑 → 硫化劑(最后加入,避免焦燒)。
  2. 硫化條件
    • 一段硫化:160-170℃ × 10-15分鐘(視制品厚度調整)。
    • 二段硫化:180℃ × 4-8小時(提升交聯密度,改善壓縮永久變形)58。
  3. 貯存要求
    • 混煉膠需在陰涼干燥處密封保存,含硫化劑的膠料建議2天內用完412。

  1. 填料選擇
    • 避免使用酸性填料(如槽法炭黑),推薦中性或偏堿性填料(如噴霧炭黑、沉淀白炭黑)89。
    • 白炭黑需配合硅烷偶聯劑(如KH-550或Si-69,用量0.5-3份)提升界面結合19。
  2. 焦燒控制
    • 混煉溫度不超過120℃,避免長時間高溫停放
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