丙烯酸酯橡胶的合成与加工

如题所述

第1个回答  2016-05-27

2.1 ACM的合成方法
ACM的合成常见的方法有三种: 该法是目前生产ACM主要方法,主要由于该工艺设备简单,易于实施;另外一方面ACM目前主要用于高温耐油密封制品,不要求有过高的低温屈挠性能,如果期望低温耐油性能,可以通过低温耐油单体的分子内增塑来实现。乳聚法合成ACM体系中,乳化体系和用量将影响聚合过程中的稳定性、最终转化率、分子量分布、生胶加工性能甚至硫化胶的物性,因此要加入许多助剂,如乳化剂、引发剂、分子量调节剂和凝聚剂等。一般选用阴离子或阴离子和非离子复合型乳化剂如十二烷基磺酸钠;油溶性引发剂异丙苯过氧化氢,水溶性引发剂过硫酸盐、过氧化氢和叔丁基过氧化氢等;选用叔十二烷基硫醇或二硫化烷基黄原酸酯做分子量调节剂等。聚合温度一般在50~100℃,可以通过冷凝回流或逐渐添加单体的方式除去聚合热,以控制聚合速度,减少单位时间发热量。乳液聚合从水中分离出聚合物需要增加盐析工序,因此需要添加盐析剂,一般选用NaCl、CaCl2等盐类,也可选用HCl、H2SO2等酸类,工业上常选用CaCl2作盐析剂。盐析时候可用聚丙烯酸钠、聚乙烯醇等作保护剂,以防止胶粒粘结成团,盐析后可用氢氧化钠溶液从胶中洗提出乳化剂,使得生胶易于硫化。另外乳聚法ACM的干燥方式,不同公司也会选用不同方式,如美国氰特公司、日本瑞翁公司采用挤出干燥工艺,日本东亚油漆公司则为烘干产品。
2.2 ACM的加工
ACM加工主要是选用合适的硫化单体和一些助剂,以改善和保持ACM的优异性能。除上述介绍的硫化点单体外,硫化体系选择非常重要,由于合成ACM时选用硫化点单体不同而需要不同的硫化体系进行交联,适当的硫化体系是保证胶料充分硫化的前提条件。目前在国内市场上销售的ACM大部分是活性氯型产品,环氧型产品很少。活性氯型产品可以取消二次硫化,关键在于硫化体系和条件的选择,活性氯型ACM最常用的硫化体系[1-3]有: (1,3,5-三巯基-2,4,6-均三嗪)硫化体系,该体系硫化速度快,可以取消二段硫化,硫化胶热老化性好,压缩永久变形小,工艺性能一般,但是对模具腐蚀性较大,混炼胶的贮存时间短,易焦烧。
三种硫化体系各有千秋,应根据实际应用情况选用。
硫化体系中还应有加工补强剂、促进剂、交联剂、防老剂、防焦剂、润滑剂和增塑剂等。这些助剂对ACM 性能有较大影响。加工补强剂,ACM不宜使用酸性补强填充剂,如气相白炭黑、槽法炭黑等,必须使用中性或偏碱性补强剂,常用的炭黑有:高耐磨炭黑、快压出炭黑、半补强炭黑和喷雾炭黑等。浅色制品可以用中性或偏碱性的沉淀法白炭黑、绢英粉、碳酸钙、滑石粉和硅藻土等作填充剂,其中白炭黑的补强效果最为理想。在使用白炭黑的时候应重视其酸碱度和不同微观结构对胶粒性能造成的重大差异,适当情况下可以加入硅烷偶联剂以提高界面的结合强度。促进剂,一般可选用氨基甲酸盐类促进剂。交联剂一般选用多氨、有机羧酸铵盐、二硫代甲酸盐、季铵盐/脲体系等。防老剂,可以根据ACM耐温要求选择不同的防老剂,适应于ACM的防老剂要求在高温下不易挥发,在油中不易被抽提。日本、美国均开发出适合ACM的防老剂,如美国的Naugard445和日本的Nocrac630F。目前国内缺少适合ACM使用的专用防老剂,特别是主要适应ACM在高温情况下使用的防老剂。据报道,国内四川遂宁青龙丙烯酸酯橡胶厂已开发出适合ACM在高温条件下使用的专用防老剂TK100,适应温度为150~200℃。另外也可以选择常用的对苯二胺类防老剂如4010NA、4020等。防焦剂,最常用的是N-环己基硫代钛酰亚胺(CTP)。选用脂肪酸、石蜡、硅油、低分子聚乙烯作润滑剂,有时为了增加胶料的耐磨性,可以加入石墨粉、二硫化钼、碳纤维等润滑填料。增塑剂常用的是高沸点酯类。
为了突出或改善ACM的性能,近年来对ACM进行改性,或者选用ACM对其他弹性体改性已成为加工应用的研究热点之一。主要有: FKM具有优异的耐高温、耐油性能,可以在250℃下长期使用,但是耐发动机油不如ACM,且成本远远高于ACM。ACM/FCK共混可以克服各自缺点,国内外研究使用氟橡胶与ACM高温胶共混硫化,可以明显改善氟橡胶的加工性能,并降低其生产成本,得到新型耐热、耐油的材料。