提高橡膠硬度的方法大全

1基本配合

1.1生膠體系

高硬度膠料配方，往往需要大量的填充補(bǔ)強(qiáng)劑，生膠的選用應(yīng)選擇低門(mén)尼粘度的牌號(hào)。比如EPDM宜選用低門(mén)尼、高乙烯含量的牌號(hào)；NBR可以選用低門(mén)尼、高丙烯腈含量的牌號(hào)。有時(shí)候根據(jù)其它性能的需要，可以選擇高門(mén)尼與低門(mén)尼膠的并用，高門(mén)尼膠大量填充后，粘度增加太多，對(duì)煉膠帶來(lái)困難。

1.2補(bǔ)強(qiáng)填充體系

用炭黑、白炭黑補(bǔ)強(qiáng)是最佳選擇，兩者的綜合性能較好，增加硬度能力強(qiáng)，其中又以細(xì)粒徑炭黑的效果最好，但高硬度膠料需要大量的填充，如果單用細(xì)粒徑炭黑的話，煉膠、硫化等工藝都會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題，所以細(xì)粒徑炭黑與大粒徑炭黑配合使用的效果最好，比如N330/N550搭配。其它弱補(bǔ)強(qiáng)性填料盡量不用，由于這些填料增加硬度的能力弱，達(dá)到目標(biāo)硬度需要比炭黑、白炭黑更大量的填充，造成膠料綜合性能下降以及工藝性能降低。

1.3增塑軟化體系

高硬度膠料需要大量的填充補(bǔ)強(qiáng)劑，造成煉膠、硫化等工藝問(wèn)題，適量的增塑劑還是要添加的，盡管增塑劑會(huì)降低膠料的硬度。增塑劑的選用以固體增塑劑為宜，比如固體古馬隆等。市售的流動(dòng)助劑也有改善工藝性能的作用，比如流動(dòng)排氣劑、分散劑等。

實(shí)驗(yàn)室.jpg

1.4硫化體系

提高膠料的交聯(lián)密度，有利于提高膠料的硬度。對(duì)于硫黃硫化體系而言，增加促進(jìn)劑的用量，尤其是TMTD類(lèi)促進(jìn)劑，有利于提高硬度。硫化用量的增加也可以提高交聯(lián)密度，提升膠料的硬度，比如硫黃用量達(dá)到30～50質(zhì)量份時(shí)可以制備硬質(zhì)橡膠，但硫黃的用量與促進(jìn)劑的用量都增加時(shí)，容易產(chǎn)生噴霜現(xiàn)象，用量需要平衡。此外，對(duì)于硫黃硫化體系，高硬度膠料由于高填充的緣故，混煉以及硫化加工的生熱加大，容易造成焦燒現(xiàn)象，所以保險(xiǎn)起見(jiàn)，配合防焦劑也是大有好處的，比如CTP等。對(duì)于過(guò)氧化物硫化體系而言，增加過(guò)氧化物用量可以提高硬度，但不宜過(guò)高，可以選擇多種過(guò)氧化物硫化劑并用，此外加入助交聯(lián)劑能明顯提升膠料的交聯(lián)密度，比如對(duì)DCP硫化劑，可以加入TAIC、PDM（HVA-2）、TAC、PL-400（TMPTMA），當(dāng)然也可以選用硫黃作助交聯(lián)劑。

2其它配合

增加炭黑用量是獲得高硬度硫化膠的經(jīng)典方法，但實(shí)際上炭黑用量有一定限度，其用量超過(guò)85份后，繼續(xù)加大用量硬度提高并不明顯，一般單用炭黑很難得到硬度（邵爾A）大于90的硫化膠，即使能夠達(dá)到，其膠料的工藝加工性能也很差，必須在配方中加入增塑劑，加入增塑劑后加工性能好了，但是不利于增加制品的硬度。目前有效的增硬方法是選用能參與硫化反應(yīng)或與大分子產(chǎn)生某種化學(xué)作用的添加劑，以提供某些能提高硬度的結(jié)構(gòu)因素。

2.1高苯乙烯樹(shù)脂

一般丁苯橡膠中苯乙烯含量為23.5±1%，含量達(dá)40%以上的稱高苯乙烯（high styrene rubber，HSR），結(jié)合苯乙烯80±10%則為丁苯樹(shù)脂（styrene butadiene resin）。高苯乙烯樹(shù)脂(HSR)是苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%～90%的苯乙烯-丁二烯共聚物，由于苯乙烯含量較大，HSR具有較好的耐老化性能、較高的硬度和剛性。HSR與橡膠共混并用可提高膠料的硬度。由于其組成中的苯乙烯含量較高，使其制品的耐磨性能、耐老化性能、硬度、鋼性、撕裂強(qiáng)度和定伸強(qiáng)度大幅度提高；因含有雙鍵，所以可用硫磺硫化，在高硬度下具有柔軟性。高苯乙烯橡膠具有優(yōu)良的流變性能，加工性能優(yōu)良，壓延出型后，收縮率小，可用于制硬橡膠板、橡膠地板的補(bǔ)強(qiáng)劑，其并用量一般在40±10%之間。

2.2齊聚酯

齊聚酯又名低聚酯，是甲基丙烯酸酯低聚物，齊聚酯是粘度各不相同的粘稠液體，其液體狀態(tài)在加工過(guò)程中是臨時(shí)增塑劑，而在硫化過(guò)程中又參與硫化反應(yīng)，賦予硫化膠較高的交聯(lián)密度。齊聚酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是分子末端含有不飽和雙鍵，在過(guò)氧化物引發(fā)劑存在的情況下，齊聚酯與橡膠產(chǎn)生共交聯(lián)鍵，使硫化膠的交聯(lián)密度增大，從而導(dǎo)致硫化膠的定伸應(yīng)力和硬度大大提高。隨齊聚酯分子中雙鍵含量增加，所形成的交聯(lián)鍵數(shù)量也隨之增加，其定伸應(yīng)力和硬度也隨之增大。

齊聚酯能增大膠料的交聯(lián)密度，而在交聯(lián)密度過(guò)高時(shí)，網(wǎng)鏈不能均勻承載，易集中于局部網(wǎng)鏈上，使有效網(wǎng)鏈數(shù)減少，所以齊聚酯用量過(guò)大時(shí)，拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率等性能，因?yàn)榻宦?lián)密度過(guò)高，而下降較大。

2.3不飽和羧酸鹽

不飽和羧酸鹽是新近發(fā)展起來(lái)的一種新型補(bǔ)強(qiáng)填料，他表現(xiàn)出與傳統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)劑炭黑白炭黑不同的補(bǔ)強(qiáng)效果和特點(diǎn)。不飽和羧酸鹽的通式可以表示為：Mn+(RCOO-)n，其中M 表示價(jià)態(tài)為n 的金屬離子，R 為不飽和烴基，以β-苯基丙烯酸、甲基丙烯酸(MAA)、馬來(lái)酸(MA)等的鈉、鎂和鋅鹽為主。它作為補(bǔ)強(qiáng)填充劑加入橡膠后，由于自身具有雙鍵，在硫化時(shí)可以參與交聯(lián)反應(yīng)，提高膠料的交聯(lián)密度，從而提高膠料的硬度。

與傳統(tǒng)的炭黑補(bǔ)強(qiáng)相比，不飽和羧酸鹽補(bǔ)強(qiáng)橡膠具有如下一些特點(diǎn)：

1、在相當(dāng)寬的硬度范圍內(nèi)都有很高的強(qiáng)度；

2、隨著不飽和羧酸鹽用量的增加，膠料的粘度變化不大，具有良好的加工性能；

3、在高硬度時(shí)，仍具有較高的伸長(zhǎng)率；

4、較高的彈性、較低的生熱；

5、隨著不飽和羧酸鹽的加入，硫化膠的壓縮永久變形增大；

6、與金屬的粘合性能良好。

不飽和羧酸鹽加入后，會(huì)增加膠料的粘性，尤其會(huì)增加膠料粘模的傾向，為硫化工序帶來(lái)麻煩，其用量不宜過(guò)大。

2.4液體橡膠

液體橡膠是各橡膠的低聚產(chǎn)物，由于分子量較低，呈液態(tài)，它可以代替增塑劑使用，以避免使用增塑劑對(duì)膠料硬度的下降。常見(jiàn)的有液體順丁橡膠、液體乙丙橡膠、液體丁腈橡膠等，液體橡膠在混煉、硫化等加工工序，起到軟化劑作用，改善工藝性，硫化后與橡膠一樣參與交聯(lián)反應(yīng)，提高交聯(lián)密度，有利于提高膠料的硬度。

2.5橡塑并用

塑料的剛性都比橡膠的大，與橡膠并用可以改善膠料的挺性，硫化后提升膠料的硬度。常見(jiàn)的橡塑并用有EPDM/PP、NBR/PVC等。由于橡膠與塑料在硫化時(shí)不能產(chǎn)生共交聯(lián)鍵，以及所選用的塑料種類(lèi)，并用比例和混煉工藝的差異會(huì)造成微觀兩相分離等原因，盡管明顯提升了膠料的硬度，但是膠料其它性能均會(huì)受到不同程度的影響，因根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求謹(jǐn)慎選擇。