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?shù)脑瓦M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。當閃點低于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行配料。

（3）苯胺點在試管內(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。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，故苯胺點最低。苯胺點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。操作油苯胺點的高低，實質(zhì)上是油液中芳香烴含量的標志。一般說來，操作油苯胺點在35～115℃范圍內(nèi)比較合適。

（4）傾點（流動點）傾點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）閃點是指釋放出足夠蒸汽與空氣形成的一種混合物在標準測試條件下，能夠點燃的溫度。操作油的閃點與橡膠硫化、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，但補強性低，使用不方便。

固體古馬隆：與橡膠的相容性較好，有增塑、增粘和補強作用，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度和硬度，用量低于15份。

根據(jù)古馬隆軟化點的范圍不同其應(yīng)用也有所不同，一般，軟化點為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；軟化點在35～75℃的粘性塊狀古馬隆，可用作增塑劑、粘著劑或輔助補強劑；軟化點在75～135℃的脆性固體古馬隆樹脂，可用作增塑劑和補強劑。

3．RX-80樹脂

反應(yīng)活性很高，可起增塑、增粘和補強作用，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。