一文讀懂促進(jìn)劑，M影響力一枝獨大

一文讀懂促進(jìn)劑，M影響力一枝獨大

2016年促進(jìn)劑產(chǎn)量33.1萬(wàn)噸，占橡膠助劑總產(chǎn)量的30%，是橡膠助劑第二大類(lèi)產(chǎn)品，而其中以促進(jìn)劑MBT(M)的影響力一枝獨大，不少的促進(jìn)劑產(chǎn)品以其為原料來(lái)生產(chǎn)。
1.促進(jìn)劑概念
硫化促進(jìn)劑簡(jiǎn)稱(chēng)為促進(jìn)劑。在橡膠膠料中配入少量促進(jìn)劑，能大大促進(jìn)橡膠與硫化劑（交聯(lián)劑）之間的反應，凡能加快硫化反應速度，縮短硫化時(shí)間，降低硫化反應溫度，減少硫化劑用量產(chǎn)能提高或改善硫膠有物理機械性能的配合劑，稱(chēng)為硫化促進(jìn)劑。由于橡膠類(lèi)型不同，同一促進(jìn)劑對不同橡膠硫化的促進(jìn)作用也不同，應合理的選用橡膠的硫化體系。

2.促進(jìn)劑的作用
①促進(jìn)劑可縮短硫化時(shí)間，減少硫磺用量，降低硫化溫度，從而提高生產(chǎn)效率，降低成本。
②促進(jìn)劑可改善膠料的焦燒性能。促進(jìn)劑對膠料的焦燒時(shí)間起著(zhù)決定性的影響，選用硫化速度快和焦燒時(shí)間長(cháng)的促進(jìn)劑，以保證膠料在普通加工（如混煉、壓延、壓出）中不致過(guò)早硫化（焦燒），有利于提高生產(chǎn)效率和改善加工過(guò)程的安全性。在橡膠制品的實(shí)際配方中，很少單獨使用一種促進(jìn)劑，而是多種并用，以控制硫化速度和焦燒時(shí)間。
③使膠料硫化平坦性好不易過(guò)硫，有利改善橡膠制品，特別是后制品的物理機械性能?？梢酝ㄟ^(guò)調整硫化體系來(lái)提高硫化膠的物理機械性能和耐老化性能。
④改善制品的外觀(guān)質(zhì)量。一方面是由于硫黃量降低，不致產(chǎn)生噴硫現象；另一方面是硫化溫度降低了且硫化時(shí)間較短，在使用有機著(zhù)色劑時(shí)，能使橡膠制品保持鮮艷色澤。選用促進(jìn)劑時(shí)，要求無(wú)毒無(wú)污染性。
⑤要求促進(jìn)劑在膠料良好分散。應注意液態(tài)或低熔點(diǎn)促進(jìn)劑在密煉機混煉過(guò)程中，易引起膠料滑動(dòng)，造成分散不均或降低生產(chǎn)效率。
3.促進(jìn)劑按硫化速度分類(lèi)
①超超速級：二硫代氨基甲酸鹽、黃原酸鹽類(lèi)
②超速級：秋蘭姆
③準超速級：噻唑、次黃酰胺類(lèi)
④中速級：胍類(lèi)
⑤慢速級：醛胺類(lèi)、硫脲類(lèi)
4.促進(jìn)劑按酸堿性分類(lèi)
①酸性促進(jìn)劑：噻唑、秋蘭姆、二硫代氨基甲酸鹽、黃原酸鹽類(lèi)
②堿性促進(jìn)劑：胍類(lèi)和醛胺類(lèi)
③中性促進(jìn)劑：次黃酰胺類(lèi)和硫脲類(lèi)
5.促進(jìn)劑按化學(xué)結構分類(lèi)

①噻唑類(lèi)：它們是酸性促進(jìn)劑。噻唑類(lèi)促進(jìn)劑的特點(diǎn)是硫化速度快，硫化曲線(xiàn)平坦，硫化膠綜合性能好，有良好的耐老化性能，應用范圍廣泛，適合于天 然橡膠及各種合成橡膠，宜和酸性炭黑配合，與爐法炭黑配合須注意焦燒的危險性，無(wú)污染，可作淺色橡膠制品，有苦味，不宜用于食品工業(yè)。噻唑類(lèi)促進(jìn)劑與秋蘭姆、二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)、硫脲等并用具有防焦功能，與堿性促進(jìn)劑并用構成了活化噻唑類(lèi)促進(jìn)劑的硫化體系，縮短了硫化時(shí)間，提高了硫化速度，改善了膠料的性能。代表產(chǎn)品M、DM、MZ。

②次磺酰胺類(lèi)：與噻唑類(lèi)相同的是促進(jìn)基相同，但比噻唑類(lèi)多了一個(gè)防焦基和活化基。促進(jìn)基是酸性的，活化基呈堿性，因此次磺酰胺類(lèi)促進(jìn)劑是一種酸堿自我并用型的促進(jìn)劑，它兼有噻唑類(lèi)促進(jìn)劑的優(yōu)點(diǎn)，又克服了焦燒時(shí)間短的缺點(diǎn)。其特點(diǎn)如下：(1)誘導期長(cháng)，硫化速度快，硫化曲線(xiàn)平坦，硫化膠綜合性能好；(2)宜與爐法炭黑配合，有充分安全性，利于壓出、壓延及壓模膠料的充分流動(dòng)性；適用于高溫快速硫化和厚制品硫化；(4)與酸性促進(jìn)劑并用，形成一個(gè)活化的次磺酰胺硫化體系。
一般說(shuō)來(lái)，次磺酰胺誘導期長(cháng)短受到與胺基相連的基團大小有關(guān)，基團越大，誘導期越長(cháng)，防焦效果越好。由于次磺酰胺促進(jìn)劑有活化基，因此促進(jìn)劑在高溫下易分解，其硫化平坦性比噻唑類(lèi)稍差，應避免過(guò)硫。代表產(chǎn)品CBS、NS。
③秋蘭姆類(lèi)：也是橡膠工業(yè)中使用較廣泛的類(lèi)別之一，常用品種如下：TMTM、TMTD、TETD、TRA，從結構式中可看出，一般的秋蘭姆都含有二個(gè)活性基和二個(gè)促進(jìn)基所組成，因此硫化速度快、焦燒時(shí)間短，是一種超速級的酸性促進(jìn)劑。應用時(shí)應特別注意焦燒傾向。在秋蘭姆中當 z ≥ 2時(shí)，它含有硫化基團，硫化時(shí)析出活性硫原子，參與交聯(lián)反應使膠料硫化。因此TMTD、TETD、TRA等可作硫化劑，用于無(wú)硫硫化、制取耐熱膠料或者用于高溫的硫化場(chǎng)合。
④二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)：從結構式可看出，比秋蘭姆類(lèi)更活潑，除了活性基、促進(jìn)基相同之外，它含有一個(gè)過(guò)渡金屬離子，使橡膠不飽和雙鍵更容易極化，比秋蘭姆類(lèi)的硫化速度更快，是一種超超速級酸性促進(jìn)劑。它誘導期極短，用于室溫硫化及膠乳制品的硫化，也用于低不飽和度橡膠如丁基橡膠三元乙丙橡膠EPDM的硫化，它賦予硫化膠優(yōu)良的耐老化性能。
⑤胍類(lèi)：屬中慢速堿性促進(jìn)劑，是堿性促進(jìn)劑中用量大的一種，廣泛用于天 然橡膠和各種合成膠中。常用的是DPG、DOTG，其結構特點(diǎn)是有活性基，沒(méi)有促進(jìn)基和其他官能團、較慢、操作安全性好，但硫化速度較慢。適用于厚制品如膠輥的硫化，提高海綿的定伸應力。但胍類(lèi)促進(jìn)劑容易使產(chǎn)品老化龜裂且有變色污染性。它優(yōu)點(diǎn)是與酸性促進(jìn)劑并用（如與噻唑類(lèi)）并用活化了硫化體系，又克服了自身缺點(diǎn)。
⑥硫脲類(lèi)：該類(lèi)促進(jìn)劑的促進(jìn)效能低，抗焦燒性能差，除了氯丁橡膠、氯化聚乙烯用于促進(jìn)和交聯(lián)功能外，其他二烯類(lèi)橡膠極少采用。ETU、DETU是氯丁橡膠常用的促進(jìn)劑。
⑦醛胺類(lèi)：它是醛和氨的縮合物，它是一種弱的堿性促進(jìn)劑，具有4／個(gè)封閉的活性胺基，是慢速促進(jìn)劑，無(wú)焦燒危險，一般用作第二促進(jìn)劑，與其他促進(jìn)劑并用。此外還有乙醛胺，也稱(chēng)AA或AC，是一種慢速促進(jìn)劑。
⑧黃原酸類(lèi)：它是一種酸性超超速級促進(jìn)劑，其硫化速度比二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)的還要快，除低溫膠漿和膠乳工業(yè)使用外，一般都不采用，其代表產(chǎn)品是ZIX，異丙基黃原酸鋅。

6.促進(jìn)劑選擇和使用注意事項                  
①橡膠類(lèi)型。不同橡膠采用不同的硫化體系，不同的硫化體系自然包括不同的確促進(jìn)劑類(lèi)型的匹配。
②焦燒性能。促進(jìn)劑對膠料的焦燒時(shí)間（即膠料熱硫化開(kāi)始以前延續的時(shí)間）起決定性
影響。所以選擇促進(jìn)劑應使膠料有相當的焦燒時(shí)間，這對膠料在混煉、壓延、壓出或注壓過(guò)程中的操作安全性、硫化初期膠料的流動(dòng)性及對織物的附著(zhù)力皆有重大作用。尤其近來(lái)為提高生產(chǎn)效率，加工條件越來(lái)越嚴格，對膠料的抗焦燒性能要求也越來(lái)越高。但過(guò)長(cháng)焦燒時(shí)間會(huì )導致總硫化時(shí)間的增加，這不但不利于勞動(dòng)效率的提高，而且對無(wú)模硫化制品在硫化過(guò)程中的變形也會(huì )生不良影響。促進(jìn)劑的抗焦燒性能直接與其硫化臨界溫度（即促進(jìn)劑對硫化過(guò)程開(kāi)始起作用的溫度）有關(guān)，在此溫度下，促進(jìn)劑活性并不顯著(zhù)；在此溫度以上促進(jìn)劑活化，充分發(fā)揮其硫化作用。遺憾的是多數促進(jìn)劑尚未測定這一溫度。當多種促進(jìn)劑配合使用時(shí)，有些促進(jìn)劑的活性受到抑制，有些促進(jìn)劑既使在其臨界溫度以下也會(huì )出現較大的活性。
③硫化平坦性。促進(jìn)劑應使膠料在宜硫化期間有寬廣的硫化平坦曲線(xiàn)，換句話(huà)說(shuō)，硫化膠的性能在這段時(shí)間內不應呈現明顯的變化，這對橡膠厚制品和實(shí)心制品特別重要。橡膠是熱的不良導體，硫化膠料的表面和內部受熱情況并不一致，寬廣的硫化平坦性是避免過(guò)硫并使制品各部分硫化均勻的保證。
④對混煉膠和硫化膠性能的影響。促進(jìn)劑在硫化期間參與橡膠空間網(wǎng)狀結構的形成，對硫化膠的結構亦即對其物理機械性能和老化性能的優(yōu)劣有直接關(guān)系。有些促進(jìn)劑對混煉膠有軟化作用，使膠料的可塑度增加，改變了膠料的加工性能。因此選用促進(jìn)劑對這些性質(zhì)的了解很有必要。
⑤分散性。在膠料中分散性能不好的促進(jìn)劑，不但需要較長(cháng)的混煉時(shí)間，增加設備動(dòng)力消耗，還往往因為混煉不勻而使制品硫化不均。對于一些難于分散的促進(jìn)劑，可作為母煉膠使用。
⑥污染性及著(zhù)色性。有些促進(jìn)劑由于本身帶有不同的顏色而使橡膠制品著(zhù)色，有些受化學(xué)作用或日光曝曬后使制品變色，這些促進(jìn)劑都不能用作白色或艷色制品。此外有些促進(jìn)劑也能通過(guò)接觸遷移而污染其他物質(zhì)。
⑦水溶性。對膠乳制品的生產(chǎn)來(lái)講，選用水溶性促進(jìn)劑比較方便。
⑧毒性。目前使用的促進(jìn)劑大多數沒(méi)有毒，但有些促進(jìn)劑有臭味，個(gè)別是有毒性的。這些促進(jìn)劑在醫療衛生制品和食物接觸的橡膠制品中不能使用。使用有毒的促進(jìn)劑在操作過(guò)程中應加以防護。
⑨促進(jìn)劑的并用。每一種促進(jìn)劑都有自己的特性，為了滿(mǎn)足膠料在操作過(guò)程中具有良好的工藝性能和使硫化膠具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，可將幾種促進(jìn)劑并用，彼此相互取長(cháng)補短。
⑩還要考慮到和其它配合劑的相互作用以及成本等因素。