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返原現(xiàn)象常出現(xiàn)在高溫硫化的NR膠料中或在適中溫度下硫化時(shí)間過長的膠料中。返原的實(shí)際意義是它對硫化膠性能的影響可以利用流變儀方便地對其進(jìn)行監(jiān)控。產(chǎn)品在使用過程中的返原同樣須引起橡膠抗返原劑配方設(shè)計(jì)者的注意。許多膠料(越野輪胎、載重輪胎、公共汽車輪胎、賽車輪胎、航空輪胎和高性能輪胎的膠料)在使用過程中的生熱足以導(dǎo)致交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)降解。該過程是自發(fā)展過程,因?yàn)榉翟档土硕ㄉ鞈?yīng)力,反過來又加速了熱的生成,以致引起產(chǎn)品早期損壞或使用壽命縮短。在實(shí)驗(yàn)室,屈撓試驗(yàn)機(jī)可以檢測膠料在反復(fù)屈撓周期中引起的不可逆變化。
既然性能下降并非所愿,那么提出各種方法以補(bǔ)償或減輕返原效應(yīng)就不足為怪了。最簡單而且應(yīng)用最廣的就是采取低溫硫化。在130℃下硫化的NR膠料不會導(dǎo)致硫化返原,而在更高溫度下則會出現(xiàn)返原。但是低溫硫化導(dǎo)致硫化時(shí)間延長,膠料在 170℃下硫化到達(dá)正硫化的時(shí)間是130℃下硫化的1/16。而且該方法并不能解決產(chǎn)品在使用過程中的返原現(xiàn)象,因?yàn)榻宦?lián)產(chǎn)生的是多硫鍵,缺乏熱穩(wěn)定性。
橡膠抗返原劑簡介
為解決返原而不降低產(chǎn)量,配方設(shè)計(jì)人員應(yīng)用了有效或半有效硫化體系,即應(yīng)用高促進(jìn)劑/硫黃比或采用硫黃給予體以減少多硫鍵的生成數(shù)量。因?yàn)殡p硫鍵和單硫鍵具有更高的穩(wěn)定性,所以抗返原性得到了提高。但是,這有損于膠料的焦燒安全、屈撓疲勞和強(qiáng)度性能。而且運(yùn)用有效硫化體系硫化速度快,總硫含量低,故不適宜膠料與金屬或織物的粘合。這就限制了采取低硫和硫黃給予體硫化體系的膠料在動態(tài)條件下的應(yīng)用。
另一種抑制返原的方法是采取過氧化物硫化,過氧化物硫化體系產(chǎn)生了C—C交聯(lián)鍵,C—C交聯(lián)鍵鍵能高,從而有極高的熱穩(wěn)定性。因?yàn)榫酆衔锿ㄟ^C—C交聯(lián)鍵合,故過氧化物硫化體系存在與有效硫化體系同樣的問題,即物理機(jī)械性能較差,與金屬或織物的粘合性能差,不適宜在動態(tài)條件下運(yùn)用。為尋找抗返原的添加劑而開發(fā)了平衡硫化體系和特殊的后硫化添加劑。有文獻(xiàn)報(bào)道未公開化學(xué)成分的鋅皂的作用。最近又報(bào)道了TBSI促進(jìn)的硫化和用1,6-雙(N,N′-二硫代二芐基硫代氨基甲酰)己烷的硫化。盡管這些體系實(shí)現(xiàn)了部分目標(biāo),但遠(yuǎn)非最理想的解決辦法。
因缺乏理想的硫化方法,所以又發(fā)展了半有效硫化體系作為折衷方法,并已得到廣泛應(yīng)用。半有效硫化體系盡管能減輕返原,但在動態(tài)性能方面不及普通硫化體系,而且它也不適宜用在與金屬或織物粘合的膠料中。改善返原而不損害其它性能仍是個(gè)嚴(yán)峻的問題。
解決返原的理想體系應(yīng)不影響膠料其它性能,只消除返原。新體系的運(yùn)用應(yīng)該不改變焦燒時(shí)間、硫化速度和硫化膠性能,其唯一效應(yīng)應(yīng)是在引起返原的條件下保持各項(xiàng)性能。Perkalink900(Pk900)是一種不會改變膠料性能的新型抗返原助劑。