橡膠硫化促進(jìn)劑是一類(lèi)能加快硫化反應(yīng)速度、降低硫化溫度、減少硫化劑用量的化工原料,其分類(lèi)方式主要基于化學(xué)結(jié)構(gòu)和作用特點(diǎn)。以下是具體分類(lèi)及各類(lèi)別的典型代表、性能特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景:
一、按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類(lèi)(常用分類(lèi)方式)
1. 噻唑類(lèi)(Thiazoles)
化學(xué)結(jié)構(gòu):分子中含噻唑環(huán)(含硫和氮的五元雜環(huán)),是應(yīng)用廣泛的促進(jìn)劑之一。
典型代表:
MBT(2 - 巰基苯并噻唑,簡(jiǎn)稱(chēng) “促進(jìn)劑 M”)
MBTS(二硫化二苯并噻唑,簡(jiǎn)稱(chēng) “促進(jìn)劑 DM”)
性能特點(diǎn):
硫化活性中等,誘導(dǎo)期較短(需配合活性劑使用)。
硫化膠拉伸強(qiáng)度高、彈性好,耐老化性能中等。
M 為酸性促進(jìn)劑,DM 為 M 的二硫化物,活性略低于 M,焦燒性更好(不易早期硫化)。
應(yīng)用場(chǎng)景:適用于天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠等,常用于輪胎、膠鞋、膠帶等通用制品。
2. 次磺酰胺類(lèi)(Sulfenamides)
化學(xué)結(jié)構(gòu):由噻唑類(lèi)與胺類(lèi)反應(yīng)生成,分子中含 -S-N- 結(jié)構(gòu),是目前橡膠工業(yè)中用量的促進(jìn)劑類(lèi)別。
典型代表:
CBS(N - 環(huán)己基 - 2 - 苯并噻唑次磺酰胺,簡(jiǎn)稱(chēng) “促進(jìn)劑 CZ”)
NOBS(N - 氧二乙撐 - 2 - 苯并噻唑次磺酰胺,簡(jiǎn)稱(chēng) “促進(jìn)劑 NOBS”)
TBBS(N - 叔丁基 - 2 - 苯并噻唑次磺酰胺,簡(jiǎn)稱(chēng) “促進(jìn)劑 NS”)
性能特點(diǎn):
誘導(dǎo)期長(zhǎng)(焦燒性),硫化活性高,硫化平坦期(性能穩(wěn)定的時(shí)間范圍)寬。
硫化膠綜合性能優(yōu)異(拉伸強(qiáng)度、彈性、耐老化性平衡)。
需與氧化鋅、硬脂酸等活性劑配合,對(duì)硫化溫度敏感(高溫下活性顯著提升)。
應(yīng)用場(chǎng)景:適用于各種橡膠,尤其適合大型復(fù)雜制品(如輪胎胎面、胎側(cè))和要求加工性高的制品,是子午線輪胎生產(chǎn)的核心促進(jìn)劑。
3. 秋蘭姆類(lèi)(Thiurams)
化學(xué)結(jié)構(gòu):含秋蘭姆基團(tuán)(-N-C (=S)-S-),部分品種可兼作硫化劑(如超促進(jìn)劑)。
典型代表:
TMTD(二硫化四秋蘭姆,簡(jiǎn)稱(chēng) “促進(jìn)劑 TMTD”)
TMTM(一硫化四秋蘭姆,簡(jiǎn)稱(chēng) “促進(jìn)劑 TMTM”)
性能特點(diǎn):
活性高(屬超促進(jìn)劑),誘導(dǎo)期極短,硫化速度快,甚至可在室溫下促進(jìn)硫化(需注意焦燒風(fēng)險(xiǎn))。
單獨(dú)使用時(shí)硫化膠硬度高、彈性較差,但與噻唑類(lèi)并用可協(xié)同提升性能。
TMTD 在高用量時(shí)可作為硫化劑(無(wú)硫硫化體系),適用于耐硫化返原(過(guò)硫化性能穩(wěn)定)的場(chǎng)景。
應(yīng)用場(chǎng)景:常用于膠乳制品(如手套、氣球)、電纜絕緣層,或作為噻唑類(lèi) / 次磺酰胺類(lèi)的輔助促進(jìn)劑(縮短硫化時(shí)間)。
4. 二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)(Dithiocarbamates)
化學(xué)結(jié)構(gòu):含 -S-C (=S)-N- 結(jié)構(gòu),是活性的促進(jìn)劑之一。
典型代表:
ZDMC(二二硫代氨基甲酸鋅,簡(jiǎn)稱(chēng) “促進(jìn)劑 PZ”)
ZDEC(二硫代氨基甲酸鋅,簡(jiǎn)稱(chēng) “促進(jìn)劑 EZ”)
性能特點(diǎn):
誘導(dǎo)期極短(加工性差,易焦燒),硫化速度極快,可在低溫(80-100℃)下硫化。
硫化膠耐熱性較好,但拉伸強(qiáng)度和彈性中等。
應(yīng)用場(chǎng)景:主要用于膠乳制品(如避孕套、醫(yī)用膠管)的低溫快速硫化,或作為其他促進(jìn)劑的 “超速” 輔助劑(如在輪胎緩沖層中調(diào)節(jié)硫化速度)。
5. 胍類(lèi)(Guanidines)
化學(xué)結(jié)構(gòu):含胍基(-NH-C (=NH)-NH-),屬堿性促進(jìn)劑。
典型代表:
DPG(二苯胍,簡(jiǎn)稱(chēng) “促進(jìn)劑 D”)
DOTG(二鄰甲苯胍,簡(jiǎn)稱(chēng) “促進(jìn)劑 DOTG”)
性能特點(diǎn):
硫化活性較低,單獨(dú)使用時(shí)硫化速度慢、硫化溫度高(需 150℃以上),誘導(dǎo)期長(zhǎng)。
硫化膠硬度高、定伸應(yīng)力大,但彈性和耐老化性較差,易導(dǎo)致 “過(guò)硫化”(交聯(lián)鍵斷裂)。
應(yīng)用場(chǎng)景:極少單獨(dú)使用,通常作為噻唑類(lèi)、次磺酰胺類(lèi)的輔助促進(jìn)劑(活化劑),用于提高交聯(lián)密度,適用于厚壁制品(如膠輥、密封圈)的硫化。
6. 硫脲類(lèi)(Thioureas)
化學(xué)結(jié)構(gòu):含硫脲基團(tuán)(-NH-C (=S)-NH-),活性較低,部分品種有致癌性(使用受限)。
典型代表:
ETU(乙烯硫脲,簡(jiǎn)稱(chēng) “促進(jìn)劑 NA-22”)
DPTU(二苯基硫脲,簡(jiǎn)稱(chēng) “促進(jìn)劑 CA”)
性能特點(diǎn):
對(duì)氯丁橡膠等極性橡膠有,能促進(jìn)其硫化并提高耐熱性。
對(duì)通用橡膠(如天然橡膠)活性低,且易導(dǎo)致制品變色(泛黃)。
應(yīng)用場(chǎng)景:主要用于氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠的硫化,如電線電纜的絕緣層、耐油膠管。
7. 醛胺類(lèi)(Aldimine-Amines)
化學(xué)結(jié)構(gòu):由醛類(lèi)與胺類(lèi)縮合而成,屬堿性促進(jìn)劑。
典型代表:
H(六亞四胺,簡(jiǎn)稱(chēng) “促進(jìn)劑 H”)
丁醛苯胺縮合物(簡(jiǎn)稱(chēng) “促進(jìn)劑 808”)
性能特點(diǎn):
活性低,硫化速度慢,誘導(dǎo)期長(zhǎng),需高溫(160℃以上)硫化。
硫化膠耐老化性較好,但彈性較差,易使制品變色(深色制品適用)。
應(yīng)用場(chǎng)景:主要用于厚壁橡膠制品(如膠鞋大底),或與其他促進(jìn)劑并用調(diào)節(jié)硫化速度,現(xiàn)已逐漸被促進(jìn)劑替代。
二、按硫化速度分類(lèi)
超超速促進(jìn)劑:二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)(如 PZ、EZ),硫化速度快,誘導(dǎo)期極短。
超速促進(jìn)劑:秋蘭姆類(lèi)(如 TMTD),硫化速度快,誘導(dǎo)期短。
中速促進(jìn)劑:噻唑類(lèi)(如 M、DM),硫化速度中等,誘導(dǎo)期較短。
慢速促進(jìn)劑:胍類(lèi)(如 D)、醛胺類(lèi)(如 H),硫化速度慢,誘導(dǎo)期長(zhǎng)。
遲效性促進(jìn)劑:次磺酰胺類(lèi)(如 CZ、NS),誘導(dǎo)期長(zhǎng)(加工),但進(jìn)入硫化階段后速度快,兼具性和性。
三、按酸堿性分類(lèi)
酸性促進(jìn)劑:噻唑類(lèi)(M、DM)、硫脲類(lèi)(ETU),需與堿性活性劑(如氧化鋅)配合使用。
堿性促進(jìn)劑:胍類(lèi)(D)、醛胺類(lèi)(H),可與酸性促進(jìn)劑并用調(diào)節(jié)反應(yīng)。
中性促進(jìn)劑:秋蘭姆類(lèi)(TMTD)、次磺酰胺類(lèi)(CZ),適用性廣,與酸堿促進(jìn)劑均能協(xié)同作用。
總結(jié)
橡膠促進(jìn)劑的分類(lèi)核心是化學(xué)結(jié)構(gòu),不同類(lèi)別在硫化速度、加工性、硫化膠性能上差異顯著:
次磺酰胺類(lèi)因 “遲效性” 和綜合性能優(yōu)異,成為輪胎等高端制品的;
噻唑類(lèi)和秋蘭姆類(lèi)因性?xún)r(jià)比高,廣泛用于通用橡膠制品;
二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)適合低溫快速硫化場(chǎng)景;
胍類(lèi)、硫脲類(lèi)等則針對(duì)特定橡膠類(lèi)型(如氯丁橡膠)或工藝需求。
實(shí)際應(yīng)用中,常采用 “并用體系”(如次磺酰胺類(lèi) + 秋蘭姆類(lèi)),通過(guò)協(xié)同效應(yīng)平衡加工性、硫化速度和制品性能,是橡膠配方設(shè)計(jì)的關(guān)鍵策略。