液体橡胶详细介绍.doc

液体橡胶详细介绍 液体橡胶一般是指在常温下为粘稠状的流动性液体，经过适当的化学反应，可形成三维网状结构，而和普通硫化胶具有类似物理机械性能的物质。从加工方面来说，其特点是能借助某种硫化方法(即扩链、交联，亦或两者并举)进行硫化，并可进行浇铸或用泵输送注入模型来制造弹性制品。液体橡胶和固体橡胶相比，一般分子量较低，大约在20001000之间，属预聚物。在常温下是流动的液体，为浇注型弹性体，成型加工方便，加工工艺易于实现机械化、连续化和自动化，可减轻劳动强度和改善作业环境。一、分类品种与固体橡胶一样，根据液体橡胶主链结构的不同，可按下述类别来分成不同系列；聚硫橡胶系、硅橡胶系、聚氨酯橡胶系、二烯类橡胶系。前三者第一章中已经述及。二烯系液体橡胶主要有液体丁二烯橡胶、液体丁苯橡胶、液体丁腈橡胶、液体氯丁二烯橡胶等。液体橡胶通常是一些在分子未端或分子内部有活性官能基的较低分子量的预聚物，随着接入官能基的位置不同，液体橡胶又可分为三种。一种是活性官能团在主链呈无规分布，即所谓在分子结构内带官能团者，称为非遥爪型液体橡胶；第二种是活性官能团处于分子链两端；再有一种既带中间官能团又带端基官能团。后两种称为遥爪型液体橡胶。非遥爪型液体橡胶只通过中间基团的反应形成交联，故自由末端多，定伸强度低，耐疲劳性差。遥爪型液体橡胶可通过活性官能团时扩链和交联反应，获得一种没有分子末端的闭合交联网，而与固体硫化胶结构类似，从而在物理机械性能和用途方面能与固体硫化胶相匹敌。因此成为目前研究的重点，并且着重研究将二烯类遥爪型液体橡胶用于一般橡胶制品，包括浇注轮胎。在遥爪型液体橡胶中，又因引入的活性官能团的不同，可得出一系列不同品种的液体橡胶。活性端基可以有羟基、羧基、硫醇基、氨基、环氧基、异氰酸酯基、烯基、溴基等。几种带官能团的二烯类液体橡胶的特征和性质见表2-1。二、液体橡胶的结构从分子设计角度看，为了满足液体橡胶在室温下具有流动性，经化学反应能形成空间网状结构，并具有与固体硫化胶相同特性的要求，必须在结构上满足下列条件：1、交联点间的分子链应具有较大的柔曲性，分子结构中支链要少，1，4-结构含量多。2、预聚分子链端应具有适当官能团，以便进行链增长或交联。3、分子链具有适宜的长度，一般 20006000。4、根据液体橡胶中含的端基来选择带有官能团的扩链剂或交联剂遥爪型液体橡胶分子中所带端基种类不同，其反应能力也不同，如下所示。低反应性端基：-OH、-CO、Cl、-NR2中反应性端基：CH2Cl、CHO、COOH高反应性端基：-OOH、-SH、-NCO、-COCl、-NH2等。当反应能力高时，液体橡胶在贮存，加工时(如混和填料)容易发生问题，必须予以注意。两端基的极性和缔合性，会使液体橡胶发生显著的增粘作用。由官能团导致的粘度大小顺序为：无官能团-OH-COOH -Br。要使二烯类遥爪型液体橡胶作为通用橡胶使用，其末端官能团必须具备如下的条件；在不增加贮存和加工困难的条件下，反应性应充分的高，和固化剂反应不生成气体和腐蚀性的有害物质等；制造成本低，适于大规模生产；每一分子的官能度应接近2.0；固体剂(扩链剂或交联剂 )使用方便，而且便宜易得。当前，常见的二烯类遥爪型液体橡胶的官能团是羟基(-OH)、羧基(-COOH)的溴基(-BR)，据认为羟基或羧基较好。在综合考虑成本和稳定供应性的问题之后，人们对带有羟端基的液体丁苯橡胶和液体丁二烯橡胶最感兴趣。羟端基二烯类液体橡胶在遥爪型液体橡胶中粘度最低，加工也方便，因此成了人们广泛开发用途的对象。三、液体橡胶的硫化液体橡胶与固体橡胶之间最重要差别在于硫化(交联)体系。液体橡胶的硫化剂(或称固化剂)一般是指扩链剂和交联剂。为了获得性能良好的硫化胶，必须根据液体橡胶的末端官能团选择适宜的扩链剂和交联剂(如表2-2)。从表2-2看来。硫化体系多是采用氢给予体(-OH、-SH、-NH2 、-COOH、-COSH、-CONH2SO2NH2 、NOH等)和氢接受体-NCO、O、S、N等的加成反应体系，基本上没有采用缩合反应的例子。这大概是因为在硫化反应(缩合型)中生成的低分子物会导致产生气泡的缘故。固化剂的选择原则为；物理机械性能好，无毒或毒性小，粘度适宜，价格便宜，使用有效期长，能方便调节固化温度和固化时间，因为常见的二烯类液体橡胶的端基是-OH、-COOH和-Br，它们的固化剂分别是多异氰酸酯，环氧化物和多元胺。此外，液体橡胶的交联还有如下一些特点。1、许多情况要根据化学计算，即按官能团等摩尔原则计算加入交联剂的数量。2、由于液体橡胶分子量较小，必须添加较高浓度的交联剂才能增长和交联。3、液体橡胶的硫化温度范围较宽，某些液体橡胶的硫化不要加热，在室温下就能产生交联作用。4、交联机型依赖于端基与交联剂 发生化学反应，这一点与固体橡胶很不一样。表示了固体橡胶和液体橡胶的交联网络结构模型。遥爪型液体橡胶液体橡胶借助固化剂扩链的，其分子全部被网络结构所利用，有助于提高液体橡胶弹性。非遥爪型二烯系液体橡胶，可用普通硫黄和有机过氧化物进行交联，每个液体橡胶分子残留两个自由链端。一般说来，这种自由链端对橡胶弹性没有贡献，使交联物发脆，并且影响动态性能。四、液化橡胶的加工 液体橡胶由于分子量较低，在常温下是粘稠状的液体，粘度一般为550PS，加工操作比较容易，采用涂料磨等可进行混合，便于实现机械化、连续化和自动化。一次混合是指将液体橡胶和以炭黑为代表的粉状补强填充剂或纤维补强剂 ，以及操作油等预先进行良好混合。首先在预混装置中用液体将填充剂充分湿润，然后其通过大型三辊磨机。 当不需要将固体填充剂进行混合分散时，可省去一次混合，而直接从二次混合开始加工。二次混合原则上是将液体橡胶成分和扩链、交联等固化剂，以及各种添加剂在液体状态下进行混合。二次混合所采用的方法可大致分三种：一是机械混合，螺杆混合机即属这种：二是静态混合，如Kenics混合机即是典型设：三是冲击混合，如反应注压硫化法(RIM)。液体橡胶的成型方法有很多种。现可供选用的成型方法是：RLM成型、浇铸成型、注射成型、传递成型、压缩成型、旋转成型、喷雾涂布、浸渍等。五、液体橡胶的用途液体橡胶是一种新型合成材料。它加工简便，适于浇铸、制造形状尺寸复杂的橡胶制品，能在户外进行喷涂并有良好的涂覆性，可以现场硫化，且因动力消耗低(约比固体橡胶低50%)，易于实现连续化和自动化生产。因此，尽管它目前原材料价格高，强度还较差，但应用范围已经很广阔。液体橡胶广泛用于胶粘剂、涂料、密封嵌缝材料，各种工业弹性制品等。此外，液体橡胶还可用反应性操作油，改善固体橡胶的加工性，提高硫化胶的物理机械性能。液体橡胶用作树脂的改性材料也已经实用化。液体橡胶的具体用作见表。 表 液体橡胶的用途1、胶粘剂、接着剂(无溶剂类)2、涂料、金属等的涂覆材料3、在常温涂覆的防水、耐化学药品保护膜4、走廊、体育馆等的地板铺装5、火药等粉体的粘结剂6、人造革、合成皮革、弹性纤维的原料7、多孔制品及防震材料8、橡胶或塑料用反应性改性剂9、土壤稳定剂、改土剂10、弹性铸型用模型、医疗用材料11鞋用材料(大底、后跟等)12工业用弹性材料(如用于汽车的零件)13脐带、胶管、防震橡胶、垫圈等工业橡胶制品14密封材料、敛缝材料15电气部件，如隔板等16地毯类的背衬、纤维处理剂17橡胶沥青用于铺装道路18轮胎翻新用材料19浇铸轮胎(包括实心或空心轮胎)