趙新遠(yuǎn)，田 旭

（山東斯遞爾化工科技有限公司，山東 菏澤 274400）

橡膠塑解劑是橡膠加工過程中的輔助材料，分為物理塑解劑、化學(xué)塑解劑和復(fù)合塑解劑3種[1]。物理塑解劑以皂類為主，化學(xué)塑解劑以五氯硫酚、2，2-二苯甲酰氨基二苯基二硫化物（DBD）及其衍生物為主[2]。五氯硫酚類塑解劑是塑解效果優(yōu)良的通用型化學(xué)塑解劑，因其具有一定的致癌性，在歐盟REACH法規(guī)中被明確列為淘汰產(chǎn)品，在歐美已經(jīng)禁止使用。而DBD及其衍生物具有氣味小、無毒、活性高等特點(diǎn)，使用量逐步增大。

復(fù)合塑解劑是在物理塑解劑和化學(xué)塑解劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的塑解劑，兼有物理和化學(xué)塑解劑的性能，應(yīng)用更有針對性。我公司與某高校聯(lián)合開發(fā)的復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86是以DBD為主要成分的復(fù)合塑解劑[3]，無毒無污染，其在橡膠塑煉過程中塑解效果好，可以提高橡膠塑煉效率，還可以降低橡膠塑煉初始溫度，對橡膠制品的耐老化性能沒有影響，是替代五氯硫酚類塑解劑的主要產(chǎn)品之一。復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86為顆粒狀，與傳統(tǒng)粉末狀塑解劑相比，顆粒狀復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86在使用和工作環(huán)境方面有很大的改善，具有無粉塵和便于計量的特點(diǎn)。

本文主要介紹復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86的作用機(jī)理及其在天然橡膠（NR）中的應(yīng)用。

1 復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86的作用機(jī)理

復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86的作用機(jī)理如圖1所示。

復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86的主要成分DBD在熱和氧的作用下分解產(chǎn)生含硫自由基，一方面奪取橡膠大分子鏈中的氫原子，有效引發(fā)和促進(jìn)橡膠分子鏈斷裂，另一方面含硫自由基作為自由基接受體與橡膠大分子斷鏈產(chǎn)生的自由基結(jié)合使其喪失活性，不再重新聚合形成大分子，可以顯著加速塑煉過程，達(dá)到降低膠料相對分子質(zhì)量、提高塑解效果的目的，從而改善膠料的加工性能。

2 復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86在NR中的應(yīng)用

2.1 主要原材料

復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86，山東斯遞爾化工科技有限公司產(chǎn)品；NR和其他材料均為橡膠工業(yè)常用材料。

2.2 基本配方

NR 100，炭黑 51，塑解劑STRA86 3，氧化鋅 5，防老劑 2.6，促進(jìn)劑 2.8，其他 10。

2.3 試樣制備

密煉機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為60 r·min-1，投入NR和塑解劑STRA86進(jìn)行塑煉，8 min后加入氧化鋅和防老劑等小料，再分批加入炭黑，混煉均勻后加入促進(jìn)劑等，薄通6次后出片，停放16 h。硫化條件為168℃×10 min。

3 結(jié)果與討論

3.1 理化性能

復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86的理化性能見表1。

表1 復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86的理化性能

從表1可以看出，復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86的各項理化性能均符合指標(biāo)要求。

3.2 復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86對NR塑解效果的影響

塑解劑的塑解效果可以通過膠料門尼粘度變化來體現(xiàn)，在相同工藝條件下，膠料門尼粘度降幅越大，塑解劑的塑解效果越好。

復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86使用前后塑煉膠門尼粘度的對比如表2所示。

表2 復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86使用前后塑煉膠門尼粘度的對比

從表2可以看出，使用復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86后，膠料門尼粘度明顯降低，說明復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86可以提高NR的塑煉效率。隨著停放時間延長，門尼粘度有再度增大的趨勢，使用復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86的膠料門尼粘度變化率較小，表明復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86可以有效地封閉和保護(hù)在塑煉過程中橡膠分子鏈斷裂生成的自由基，使其喪失活性，不再重新聚合形成大分子，因此可以減小橡膠彈性復(fù)原，提高橡膠塑性的穩(wěn)定性。

3.3 復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86對膠料加工性能的影響

化學(xué)塑解劑一般對使用溫度有一定要求，由于其用量小且難以分散均勻，會造成膠料塑性不均勻，而復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86可以克服分散不均勻的缺點(diǎn)。膠料門尼粘度是粘性分量和彈性分量的復(fù)合，門尼粘度相同的膠料，彈性分量和粘性分量可以不同。膠料混煉的困難直接與彈性分量有關(guān)，而擠出等加工性能直接與粘性分量有關(guān)，粘性分量可以通過門尼松弛來表征[4]。

復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86使用前后塑煉膠門尼松弛數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86使用前后塑煉膠門尼松弛數(shù)據(jù)

門尼應(yīng)力松弛率越大，塑煉膠的門尼松弛越快，膠料的加工性能越好[5]。從表3可以看出，與未使用塑解劑相比，使用復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86的塑煉膠門尼應(yīng)力松弛率增大，t80縮短，加工性能明顯改善，可以降低混煉階段的能耗。

3.4 復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86對膠料性能的影響

復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86使用前后膠料的硫化特性和物理性能分別如表4和5所示。

表4 混煉膠的硫化特性

表5 硫化膠的物理性能

從表4和5可以看出：與未使用塑解劑相比，使用復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86后，混煉膠門尼粘度降低，焦燒時間延長，表明使用復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86的膠料有很好的塑煉效果和加工安全性；使用復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86對硫化膠的拉伸性能和耐壓縮疲勞性能均沒有明顯影響，說明其具備加工助劑的基本特性要求。

4 結(jié)論

在NR中加入復(fù)合環(huán)保塑解劑STRA86，不僅可以提高塑煉效率、降低混煉階段的能源消耗和混煉成本，而且可以明顯改善膠料的加工性能。