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活性氯ACM橡胶硫化体系一般有哪些?

活性氯型ACM常用的硫化体系有三种:皂/硫黄并用、N,N'-二亚肉桂基-1,6-己二胺体系和TCY体系。每个体系的特点和应用场景不同,比如TCY硫化速度快但容易焦烧,而皂/硫磺体系工艺性好但热老化性稍差。

活性氯型丙烯酸酯橡胶(ACM)的硫化体系选择对其加工性能、硫化效率及最终制品性能至关重要。以下是活性氯型ACM常用的硫化体系及其特点,并结合实际应用场景提供一个常规推荐配方。


一、活性氯型ACM的硫化体系

  1. 皂/硫黄并用硫化体系
    • 组成:硬脂酸钠、硬脂酸钾或油酸钠(皂)与硫黄并用。
    • 特点
      • 工艺性能好,硫化速率较快,胶料贮存稳定性高。
      • 缺点:硫化胶热老化性稍差,压缩永久变形较大,适用于对耐热性要求不高的场景。
  2. N,N'-二(亚肉桂基-1,6-己二胺)硫化体系
    • 特点
      • 硫化胶热老化性能优异,压缩永久变形小15。
      • 工艺性能较差,混炼胶贮存期短,需二次硫化,适用于耐高温需求较高的制品。
  3. TCY(1,3,5-三巯基-2,4,6-均三嗪)硫化体系
    • 特点
      • 硫化速度快,可取消二次硫化,硫化胶耐热老化性和压缩永久变形表现优异。
      • 对模具腐蚀性较大,混炼胶易焦烧,需严格控制工艺条件

二、常规推荐配方及工艺

以下配方基于活性氯型ACM的TCY硫化体系优化设计,适用于耐油、耐高温密封件(如油封、胶管):

组分用量(phr)备注
活性氯型ACM(如日本大曹ACL)100门尼粘度>40,分子量高
高耐磨炭黑(N550/N774)50-60补强效果显著,填充量40-60份时力学性能最佳
防老剂Naugard4452-3耐高温、抗油抽出,适合150-175℃环境1
TCY硫化剂0.8-1.2硫化速度快,需配合BZ促进剂(如二丁基二硫代氨基甲酸锌)
氧化锌5提高硫化活性,改善耐热性
硬脂酸1-2润滑作用,防止粘辊
硅烷偶联剂(KH-550)1-2增强白炭黑/炭黑与橡胶的界面结合(若用白炭黑需添加)
聚酯增塑剂(如DOP)5-10改善低温性能及流动性,减少油抽出风险

硫化工艺

  • 一段硫化:170-180℃×10-15分钟
  • 二段硫化:若采用TCY体系可取消;若采用N,N'-二亚肉桂基体系则需180℃×3小时。

以下配方以活性氯型ACM为基础,结合1号硫化剂的建议用量设计:

原材料用量(质量份)说明
ACM生胶100选择活性氯型ACM(如氯乙酸乙烯酯共聚物)
补强剂40-60高耐磨炭黑(HAF)或快压出炭黑(FEF),提升定伸应力和撕裂强度19。
1号硫化剂(1#-70GA/F150)1.4-2.2(炭黑填料)
2.2-3.0(矿物填料)
根据填料类型调整用量,矿物填料需更高用量4。
防老剂3-6高温(>150℃)推荐TK-100或进口Naugard445;常规条件可选RD或BLE19。
润滑剂1-2聚乙二醇(性价比优)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,过量可能延迟硫化1。
氧化镁3-5中和硫化过程中产生的酸性物质,减少模具腐蚀12。
防焦剂CTP0.5-1.0抑制焦烧,适用于含氯型ACM19。
  1. 混炼顺序
    • 生胶塑炼 → 加入氧化镁、硬脂酸 → 补强剂和润滑剂 → 防老剂 → 硫化剂(最后加入,避免焦烧)。
  2. 硫化条件
    • 一段硫化:160-170℃ × 10-15分钟(视制品厚度调整)。
    • 二段硫化:180℃ × 4-8小时(提升交联密度,改善压缩永久变形)58。
  3. 贮存要求
    • 混炼胶需在阴凉干燥处密封保存,含硫化剂的胶料建议2天内用完412。

  1. 填料选择
    • 避免使用酸性填料(如槽法炭黑),推荐中性或偏碱性填料(如喷雾炭黑、沉淀白炭黑)89。
    • 白炭黑需配合硅烷偶联剂(如KH-550或Si-69,用量0.5-3份)提升界面结合19。
  2. 焦烧控制
    • 混炼温度不超过120℃,避免长时间高温停放