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耐腐蚀橡胶的配方设计,不容错过。

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耐腐蚀橡胶的配方设计,不容错过。

A、行业:橡胶行业

B、材质:通用材质

橡胶的耐腐蚀是指其能抵抗酸、碱、盐等腐蚀性介质破坏的能力。要使橡胶耐腐蚀,首先应使其耐水。

耐腐蚀橡胶的配方设计,主要采取如下几种方法:

①针对不同的使用条件,选择合适的橡胶品种;

②降低化学介质向橡胶的扩散速率,可以设法在橡胶表面形成一个防渗透层,一阻止或降低化学腐蚀性介质的扩散速率,如利用石蜡喷出或采用聚四氟乙烯涂覆表面等;

③在橡胶中加入能够与化学介质反应的添加剂,抑制化学反应速率;

④对橡胶进行化学改性,改变橡胶的分子结构。

橡胶材料的耐腐蚀性能主要取决于橡胶分子结构的饱和性、取代基团的性质。耐腐蚀性橡胶的基本材料应具有较高的饱和度。化学介质对橡胶的破坏作用,是其向橡胶渗透、扩散后,与橡胶中活泼基团(双键)发生反应,引起橡胶大分子中化学键和次价键的破坏,从而使橡胶的性能下降。所以,要使橡胶对化学腐蚀性物质有较好的稳定性,分子结构要有高度的饱和性。

橡胶分子间作用力强,分子空间排列紧密,也会提高胶料的耐化学腐蚀性,如氟橡胶的耐腐蚀性较好。一般在使用温度不高,介质浓度较小的情况下,二烯类橡胶如NR、SBR、CR等,通过适当的耐酸碱配合,硫化胶具有一定的耐酸碱的能力。对于氧化性极强、腐蚀作用很大的化学介质(如浓硫酸、硝酸、铬酸等),则应选用氟橡胶、丁基橡胶等化学稳定性好的橡胶为基础,进行耐腐蚀配方设计。橡胶和聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等化学稳定性好的塑料并用,可大大提高其耐化学药品性。

橡胶的硫化体系影响橡胶的耐腐蚀性能。一方面,由于橡胶的硫化,交联网络的形成,交联密度的增加,橡胶大分子结构中的活性基团和双键逐渐减小,橡胶大分子中弱键受化学介质的破坏的可能性降低;另一方面,交联网络的形成,增加了橡胶大分子链段的运动阻力,增加了化学介质低分子物质在橡脐中的扩散阻力。因此,提高硫化程度,即增加交联密度,是提高硫化胶耐化学介质的有效途径。在二烯类橡胶中,在硬度和物理机械性能允许的条件下,应尽可能提高硫黄用量,来提高硫化胶的交联密度,从而提高橡胶的耐腐蚀性能。30份以上硫黄的硬质硫化胶耐腐蚀效果最好,例如,配合50~60份硫黄的硬质天然橡胶防腐衬里,其耐化学腐蚀性比天然橡胶的软质胶要好得多。即使是低硬度配方,要提高胶料的化学稳定性,也要配合4~5份硫黄。在以氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶等为基体材料制造的耐腐蚀性橡胶,硫化剂以氧化铅来代替氧化镁,可提高胶料对化学药品的稳定性。不过使用氧化铅时,要注意其分散、毒性和胶料的焦烧问题。

对于饱和的碳链和杂链橡胶而言,交联键的类型对它们的化学稳定性有重要影响。一般来说,碳碳键稳定性最高,而醚键稳定性最低。例如,用树脂硫化的丁基橡胶的耐化学腐蚀性优于醌肟硫化的丁基橡胶,更远远优于硫黄硫化的丁基橡胶。用树脂硫化的乙丙橡胶,也比硫黄硫化胶耐腐蚀性好。用胺类或酚类硫化体系硫化的氟橡胶,耐化学腐蚀性明显降低;而用过氧化物和辐射硫化,则能保持它高的化学稳定性。但学硫化胶在腐蚀介质中形成表面保护膜时,硫化胶的溶胀会明显减小,交联键类型的影响则相应减小。填充体系是橡胶的重要组成部分,选择合适的填充剂对提高胶料的耐腐蚀性能十分必要。耐化学腐蚀性介质的胶料配方,所选用的填充剂应具有化学惰性,不易与化学腐蚀介质反应,不被侵蚀,不含水溶性的电解质杂质。常用有炭黑、陶土、硫酸钡、滑石粉等,其中以硫酸钡耐酸性能最好。碳酸钙、碳酸镁易与酸性物质发生化学反应,不宜在耐酸胶料中使用。白炭黑表面有吸附水,因此用量小时效果不太好,加至30份以上时,粒子连接成网状,离子容易通过,从而使硫化胶的耐化学药品性和耐水性得以提高。在耐碱胶料中,不宜使用二氧化硅填料和滑石粉,因为这些填料易与碱反应而被侵蚀。

胶料中加入白炭黑、硅酸钙可提高耐水性,这是因为加入30份以上的白炭黑,离子能连接成网状,电解质离子可自由透过,使橡胶中的水溶性杂质逐渐溶出橡胶之外,从而提高了硫化胶的耐水性。在白炭黑中加入少量的乙二醇胺类和二甘醇,可以进一步提高硫化胶的耐腐蚀性能,效果会更加显著。在耐腐蚀橡胶配方中,应避免使用水溶性和含水量高的填料和配合剂,因为胶料在高温下硫化时,水会迅速挥发而使硫化胶产生很多微孔,以致加大化学腐蚀性介质的渗透速率。实际生产中,通常配入一定量的矿物油膏或生石灰粉吸收水分,减少损失。

耐腐蚀性橡胶应选用不会被化学用品抽出、不易与化学用品起化学作用的增塑剂。例如脂类和植物油类在碱液中易产生皂化作用,在热碱液中往往会被抽出,致使制品体积收缩,以致丧失工作能力,所以在热碱液中不能使用这些增塑剂。在这种情况下,可使用低分子聚合物或耐碱的油膏等增塑剂。


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