橡膠的發(fā)泡原理及影響因素 固體橡膠發(fā)泡生產(chǎn)橡膠海綿,其原理是在選定的膠料中加人發(fā)泡劑或再加入助發(fā)泡劑,在硫化溫度下發(fā)泡劑分解釋放出氣體,被膠料包圍形成泡孔'使膠料膨脹形成海綿。決定并影響泡孔結(jié)構(gòu)的主要因素有:發(fā)泡劑的發(fā)氣量、氣體在膠料中的擴(kuò)散速度、膠料的黏度以及硫化速度'其中較關(guān)鍵的是發(fā)泡劑發(fā)氣量、產(chǎn)生氣體的速度和膠料的硫化速度的匹配。 1.發(fā)泡劑的發(fā)氣量和分解速度 發(fā)泡劑的發(fā)氣量是指單位質(zhì)量的發(fā)泡劑完全分解所釋放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積,單位為mL/g。發(fā)泡劑的分解速度是指在一定溫度下'一定質(zhì)量的發(fā)泡劑單位時(shí)間分解釋放出的氣體量。由于聚合物本身并不改變發(fā)泡劑的分解機(jī)理,因此就可不在聚合物中測(cè)發(fā)泡劑的發(fā)氣量。通常是將發(fā)泡劑放人一定溫度的惰性分散劑(如DOP或礦物油)中'加熱一段時(shí)間'收集放出的氣體'繪制氣體體積(換算為標(biāo)準(zhǔn)條件下的體積)隨加熱時(shí)間的關(guān)系曲線(如圖6-1),由曲線的斜率可得到該溫度下發(fā)泡劑的分解速度,分解完全后的氣體總體積除以發(fā)泡劑的質(zhì)量就得到發(fā)泡劑的發(fā)氣量。發(fā)泡劑品種不同,粒徑不同'溫度不同'其分解速度不同。一般情況下,分解溫度低的發(fā)泡劑,其分解速度快;對(duì)同一種發(fā)泡劑,粒徑小,溫度高,其分解速度快。發(fā)泡劑的發(fā)氣量與分解速度影響泡孔的大小和結(jié)構(gòu),發(fā)氣量大,分解速度快,形成的泡孔大,開(kāi)孔的概率大。
兩者的匹配性影響泡孔的生成和結(jié)構(gòu)。若發(fā)泡劑的分解速度或膠料的硫化速度相差太大,不能配合,則不能發(fā)泡。發(fā)泡劑的分解曲線與膠料的硫化曲線匹配示意圖如6-2所示。圖6-2中曲線6是硫化曲線,A為焦燒點(diǎn),D為正硫化點(diǎn)。在A點(diǎn)之前,膠料尚未交聯(lián),若此時(shí)發(fā)泡劑分解(曲線1),釋放出的氣體會(huì)很容易從粘度很低的膠料中逸出,硫化后則無(wú)泡孔產(chǎn)生;若發(fā)泡劑在熱硫化前期 (AB段)分解(曲線2),由于膠料已開(kāi)始交聯(lián),橡膠料的黏度上升,但仍較低, 泡孔孔壁較弱易破裂,形成開(kāi)孔結(jié)構(gòu);如果在熱硫化中期(BC段)發(fā)泡(曲線3),由于膠料已有適當(dāng)?shù)牧蚧,黏度較髙,孔壁較強(qiáng)不易破裂,有較多的閉孔結(jié)構(gòu)生成;在熱硫化的后期(CD段)發(fā)泡(曲線4),膠料已大部分交聯(lián),黏度很高,發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氣體擴(kuò)散困難,被交聯(lián)網(wǎng)束縛住形成閉孔結(jié)構(gòu)且泡孔較小;若在D點(diǎn)或D點(diǎn)以后階段發(fā)泡(曲線5),這時(shí)橡膠料已全部交聯(lián),黏度太高, 不能發(fā)泡。
要實(shí)現(xiàn)兩者的匹配,做出更好的橡膠制品,選擇發(fā)泡劑品種和膠料硫化體系是關(guān)鍵。具體方法有兩種:一是根據(jù)硫化溫度選擇分解溫度與之相適應(yīng)的發(fā)泡劑,然后再根據(jù)發(fā)泡劑在該硫化溫度下的分解速度來(lái)調(diào)整膠料硫化速度,如采用遲效性促進(jìn)劑和其他促進(jìn)劑并用硫化體系,可采用調(diào)整促進(jìn)劑的用量來(lái)調(diào)節(jié)硫化速度;二是在硫化體系確定的情況下,根據(jù)硫化速度選擇發(fā)泡劑品種及合適的粒徑。發(fā)泡劑的粒徑也是決定發(fā)泡劑分解速度的較重要因素之一。粒徑減小,粒子的比表面積增大,熱傳導(dǎo)效率提高,分解速度加快,因此可通過(guò)選擇合適的發(fā)泡劑粒徑來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)泡劑的分解速度與膠料硫化速度之間的平衡。此外,嚴(yán)格控制發(fā)泡劑的粒徑分布是獲得均勾泡孔的關(guān)鍵。發(fā)泡劑AC的平均粒徑在2〜15fnn之間,不同粒徑范圍的發(fā)泡劑AC, |