如何设计耐腐蚀性橡胶的配方?
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。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。耐腐蚀性橡胶的基体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,分子结构要有髙度的饱和性。 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...全部
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。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。耐腐蚀性橡胶的基体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,分子结构要有髙度的饱和性。
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胶中的扩散阻力。
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。
用胺类或酹类硫化体系硫化的 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。但当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。胶料中加人白炭黑、硅酸钙可提高耐水性,这是因为加人30 份以上的白炭黑,粒子能连接成网状,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。
在白炭黑中加人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,应避免使用水溶性的和含水量高的填料 和配合剂,因为胶料在髙温下硫化时,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药品抽出、不易与化学药品起 化学作用的增塑剂。例如酯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。收起