作业:以某一个金属有机化合物为例,论述其在某一个领域的应用。
有机锌在橡胶中的应用:氧化锌是橡胶传统的硫化活化剂,也是某些特种橡胶的硫化剂。我国橡胶行业目前年耗量估计在20万吨左右。从环保和资源角度出发,有必要寻找替代氧化锌的硫化活性剂。与氧化锌相比,有机锌具有密度低,硫化速度快的特点,且价格较低。 1. 在天然橡胶中的应用:
试验配方:天然橡胶 100 硬脂酸 2 炭黑N330 45 环烷烃油 4(类载重子午胎胎面胶)促进剂NS 0.7 硫磺2.5 氧化锌或有机锌 4 合计 158.2
Zn-80为常用间接法氧化锌,对比样,其余均为锌含量不同的有机锌。从最小的转距(ML)来看,各样品差别不大,即对混炼胶粘度影响不大,但对最大的转矩(MH)有较大影响,随Zn含量减少MH下降,而Zn 含量40%时,与普通ZnO较相近,交联密度相当硫化速度(T90)随Zn含量降低而增加,Zn-40S与Zn-80相近,Zn-24T比Zn-24S则更快。但焦烧时间(TS1·TS2·T10)都表现差别不大,即硫化速度提高了,焦烧时间基本不变,有利于安全生产。高温硫化(160℃)更为明显。
有机锌在NR中的物理性能:有机锌中随锌含量的减少,定伸应力、硬度、拉伸强度下降,伸长率增加,永久变形减少,Zn-24T比Zn-24S较优,且表现出较高的撕裂强度。
Zn-40S与Zn-80相比,各项物理性能较为接近,且表现出永久变形较小,过硫时撕裂强度较高。
2. 在丁苯橡胶中的应用
试验配方:SBR1502 100 硬脂酸 2 炭黑N330 50 环烷烃油 5
(类轿车子午胎胎面胶) 促进剂NS 1.6 炭黑2.2 氧化锌或有机锌 4 合计 1.8
在SBR中,有机锌中Zn含量对硫化特性的影响,没有在NR中那样明显,最大转矩(NH)下降较小,焦烧时间的延长和硫化速度的加快,都不是很显著,但Zn-24T比Zn-24S硫化速度较快。总的来看,Zn-40S与Zn-80的最大转矩、焦烧时间、硫化速度都十分相近。
在SBR中,有机锌中Zn含量减少,定伸应力略有下降,硬度变化不大,拉伸强度影响也不大。
由于该胶料伸长率偏低,有机锌比普通氧化锌表现出在胶料过硫化时和热老化后,有更高的拉伸强度。 3、 在乙丙橡胶中的应用
试验配方:EPDM(老化4045)100 硬脂酸 2 白炭黑 40 陶土 30
乙二醇 2 环烷烃油 3 促进剂M 1.0 促进剂TMTD 0.5 硫磺 2.5 氧化锌或有机锌 5 合计 186.0
有机锌与普通氧化锌的硫化特性在EPDM中是较为相近的。最小转矩(ML)没有差别,对胶料粘度影响不大,而随Zn含量的减少,依然表现出最大转矩(MH)的下降,但下降强度较小,Zn-40S与Zn-80基本一致。硫化速度(T90)总的比Zn-80加快。在Z-21胶料中,补加2份Si-69,硫化速度则有较快的提高。
该胶料均达到了高硬度(75-80度),高伸长(500%~700%)的性能,但永久变形偏大。有机锌中仍表现出随Zn含量的减少,定伸应力有所下降,一定程度都反映了胶料交联密度的降低,但Zn-40S与Zn-80的定伸应力相差不大,拉伸强度也较为接近。 4、 在轮胎胶料配方中的应用
选择了Zn-40S等量取代间接法ZnO在轿车轮胎胎面胶,载重轮胎胎面胶和胎体胶中分别进行了对比试验,试验结果分述如下: 4.1 在轿车轮胎胎面胶中对比
试验配方:SBR1500 100 硬脂酸 2 有机锌或氧化锌 4 防护蜡 1.5 防4020 1.5 防RD 1.5 炭黑N330 50 芳烃油 5 促进剂NS 1.6 硫磺 2.2 合计 169.3
在丁苯胶胶面配方中,有机锌Zn-40S与间接法ZnO具有很相近的硫化特性,从物理性能看,也很相近,定伸应力比ZnO还略高,老化性能较好,弹性、耐磨性也较优。 4.2 在载重轮胎胎面胶中对比
试验配方:NR 70 SBR1500 15 BR 15 硬脂酸 2 有机锌或氧化锌 4 防护蜡 1.5 防4020 1.5 防RD 1.5 炭黑N234 50 芳烃油 4 促进剂N5 1.2 硫磺 1.2 合计 166.9
以天然胶为主的载重胎面胶中,有机锌Zn-40S与ZnO的硫化特性,有机锌略为快些,但总体趋势基本一致,最大转矩几乎重合。从定伸应力看,也很近似,表明其交联密度是相应的。物理性能也差别不大。 4.3 在胎体胶中对比
试验配方: NR 100 硬脂酸 2 有机锌或氧化锌 4 防4020 1.5
防RD 1.5 炭黑N660 45 芳烃油 4 促进剂CZ 0.4 促DM 0.2 硫磺 2.3 合计 160.9
以全天然胶的胎体配方(硫化体系CE/DM/S)中,有机锌的硫化速度快于ZnO,硫化
平坦性也较差些,从物性看也表明,在硫化时(15min)两者相差不大,但过硫化时(60min),则下降较快些,但从〈表2〉全天然胶配方中(硫化体系NS/S)对比,则不明显,是否对不同促进剂的硫化活性作用不尽相同,有待进一步研究。