如何设计透明橡胶的配方?


 

 

透明橡胶设计配方

 

制造透明橡胶必须满足如下三个条件:

       ①生胶本身是透明的,特别是硫化后能表现出良好的透明性如果是橡塑并用的透明胶料,所选用的塑料应是结晶度较低或无定形结构的聚合物,并且选用的橡胶、塑料等高分子材料的溶解度参数相近,具有较好的相容性。

       ②各种配合剂应与橡胶的折射率相近,对橡胶的透明性没有影响;配合剂应选用色淡、透明性好、纯度高、加工过程中不与橡胶、塑料或其他配合剂发生反应生成带颜色的污染物质;粉状配合剂粒径小于可见光的波长1/4以下。

       ③工艺条件如温度、压力和共混条件等,不改变橡胶和配合剂原有的光学性质。一般情况下,凡是生胶本身呈透明状态的橡胶,其硫化胶也有定的透明性。有的生胶不显示透明性,但色相较好,不含污染性防老剂和其他污染性助剂,也可制得透明橡胶。通常用作透明橡胶制品的生胶品种有顺丁橡胶、丁苯橡胶(非污染或溶聚)、天然橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶等。使用条件不同,透明橡胶生胶的种类也有所不同。

       用于光学上具有高透明度的橡胶可选用乙丙橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯、氯醇橡胶、丁基橡胶等。最有实用价值的是具有最低凝胶含量的、低分子量的乙丙橡胶,门尼黏度为18的乙烯丙烯己二烯乙丙橡胶最符合高透明度橡胶要求;一般的三元乙丙橡胶很难满足光学镜片方面的用途要求,采用分子量低、凝胶含量低的三元乙丙橡胶(第三单体为1,4已二烯),共聚物的组成为乙烯约65%,1,4已二烯在10%以下,其余为丙烯,可制得透光率在90%以上、浊度在7%以下的透明柔性材料。

       用于玻璃黏合剂、潜水镜、导尿管、光纤包覆材料和浇注封闭材料的透明橡胶,主要使用硅橡胶。未填充的液体硅橡胶的强度较低,作为眼镜片材料使用时,可用铂化合物作催化剂,使其发生加成反应而制得拉伸强度较高的硅橡胶。

 

透明橡胶中填料的选择

 

透明橡胶中,填料的选择应符合以下条件:

       ①粒径要尽可能小,当小至可见光波长的1/4以下时,光线可以绕射,粒子不会干扰光线在橡胶中的进程;

       ②填料的折射率应与生胶相近,这样才不会干扰光线在橡胶中的透射方向。填料的用量较大,对橡胶的透明性有着重要的影响,应选用不影响透明性的填料。透明橡胶中最常用的填料为透明白炭黑和碱式碳酸镁。

       当碱式碳酸镁的纯度较高时,碱式碳酸镁的折射率与天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶和聚异丁烯的折射率相近,用于天然橡胶制品中,可获得较高的透明度。碱式碳酸镁填充的胶料较硬,挺性好,出型时表面光滑,能有效地防止硫化花纹变形;但伸长率小,永久变形大,耐老化性能稍差。碱式碳酸镁对天橡胶有较好的补强效果,对丁苯橡胶等合成橡胶的补强效果差。当碱式碳酸镁不纯、折射率偏离1.525时,很难得到透明性好的橡胶制品。

 

 

       透明白炭黑也具备了透明性和补强性,是当前透明橡胶制品重要的补强剂。研究表明:透明白炭黑粒径为15~20μm,不超过50μm时,白炭黑的补强效果和加工性能较好。粒径小于15μm的白炭黑最为适宜。

透明橡胶的硫化体系,应尽可能减少由于化学反应而产生的有色副产物。通常硫黄硫化体系至少包括三种配合剂(硫化剂、活性剂、一种或多种促进剂),容易产生有色的副产物,对透明性不利。而用过氧化物硫化时,体系最简单。

       在透明橡胶中,以硫黄为交联剂时,硫黄的用量不宜过大,一般以1.8~2.0为宜。

选用促进剂要求:一是不污染、二是硫化后放置过程中不会发生重结晶;三是合适硫化速率。从硫化后胶料色泽的变化上促进剂可分为三类:硫化后胶料不变色的有H,浅变色的有M、DM,变深色的有TT、CZ、NOBS、ZDC、PX、D.

       透明橡胶中的主促进剂采用中速和超速促进剂并用体系,中速促进剂多选用噻唑类如DM、M,超速促进剂选用秋兰姆类,二硫代氨基甲酸盐类,如TMTD、TS、PX、PZ、ZDC等。副促进剂H在硫化时分解产生甲醛,可与天然橡胶中蛋白质结合从而使透明橡胶的色泽变浅,因此在透明胶料配方中是不可缺少的。促进剂M硫化速率快、透明性好,但易焦烧。可用促进剂DM代替M胍类和秋兰姆类促进剂都可能影响透明度或使色相变差。用作天然橡胶的促进剂,最好采用促进剂M、H、TMTS并用,但此时胶料容易产生焦烧,为安全起见胶料贮存时间不宜过长。在以顺丁橡胶或顺丁橡胶/丁苯橡胶为基础的透明橡胶中,可使用DM/H/PX/S硫化体系或DM/H/TMTD/PX/S硫化体系,制出的透明胶料的透明性和物理性能都比较好。

       普通氧化锌对可见光的遮盖力强,所以在透明橡胶中活性剂氧化锌的用量应尽可能的低,一般为1.5~2份。透明橡胶中通常都使用透明氧化锌和活性氧化锌。

       选择适当的防老剂,可使透明橡胶制品获得最佳的色彩透明度和抗氧化性。透明橡胶中的防老剂必须是非污染的,透明的或浅色的,如防老剂SP、MB、EX、WSL、264、2264等。在天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶透明橡胶中,常用的防老剂有SP、264、MB、BHT等,用量为0.3~0.6份。

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