防焦剂

英文名称:anti-scorching agent;vulcanization retarder

一般包括亚硝基化合物(如N-亚硝基二苯胺等)、有机酸类(如苯甲酸、邻苯二甲酸酐等)和硫代亚酰胺类(如N-环已基硫代邻苯二甲酰亚胺)等。常用的有草酸、琥珀酸、乳酸、邻苯二甲酸酐、水杨酸、苯甲酸、油酸等,其中以邻苯二甲酸酐、水杨酸使用较多。但这些物质影响成品的物理机械性能,不宜多用。近年出现的新型防焦剂CTP(N-环己基硫代邻苯二甲酰胺)有优良的防焦效果,通过常握用量,可有效地控制焦烧时间。

在橡胶工业中随着生产的发展和橡胶制品性能的提高,相继出现了橡胶在加工过程中生热量增大的问题。因此,何确保加工过程中的安全性已成为一个非常重要的课题。现在普遍采用的主要方法是在工艺加工过程中添加少量的防焦剂(或称焦烧防止剂、阻滞剂),来提高加工过程的安全性,增加胶料或胶浆的贮存寿命。当调整硫化体系难以达到需要的操作安全时,加入防焦剂往往可以很简便地满足对胶料焦烧性能的要求。防焦剂尽管配用量极少,但配入胶料后,对胶料性能或多或少有一些不良影响,因此一般尽可能不用。

橡胶加工与防焦剂

胶料在贮存和加工过程中因受热的作用会发生早期硫化(交联)并失去流动性和再加工的能力,这就是焦烧现象。胶料的焦烧是橡胶加工过程中常见的问题之一。特别是在现代特征的高温、快速、高效加工工艺中和配用容易引起焦烧的配合剂(如补强树脂、间甲白体系黏合剂、细粒子炭黑等),焦烧问题更容易发生。焦烧可以通过调整硫化体系解决,但要小心引起胶料性能的改变;可以通过冷却来改善胶料贮存或加工条件,但需要复杂的装备。现在广泛认为,配用防焦剂是最为简单易行的防止焦烧的方法。因此,防焦剂成为橡胶加工安全的一个重要操作助剂。

防焦剂的品类与性能

可以用作橡胶防焦剂的化学品有三类,即有机酸类、亚硝基化合物类和次磺酰胺类。

1、有机酸类:如水杨酸、安息香酸、邻乙酸苯甲酸、邻苯二甲酸酐。此类化学品防焦能力弱,对促进剂品种选择性大,会降低硫化速度和硫化胶性能,对皮肤有刺激作用。其中较常用的是邻苯二甲酸酐,可以用于浅色橡胶制品,而且仅对碱性促进剂DPG、MBT促进剂有效,对NOBS、TMTD无效。

2、亚硝基化合物类:N-亚硝基二苯胺、N-亚硝基-苯基-β-萘胺、N-亚硝基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物。其中常用的是N-亚硝基二苯胺(NDPA)。与有机酸不同,该类防焦剂对常用的噻唑类和次磺酰胺类促进剂都有较好的防焦作用。

3、次磺酰胺类防焦剂:是含有S-N键合的一系列化合物,分子结构通式如下:

R1(R2)-N-S-R3

随R基不同可以获得不同性能的防焦剂。其中商品CTP或PVI是最优异的防焦剂。

任何防焦剂都应当符合橡胶加工性能要求,即具有优良的防焦性能;对不同促进剂和焦种选择性小;对其他配合剂不敏感;对胶料的硫化特性和硫化胶性能无不良影响;贮存稳定和操作性能好;不结块,不飞扬,易分散,不喷霜;符合工艺安全和卫生要求。

新型防焦剂:N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺

N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺[N-(cyclohexylthio)phthalimide]

CAS号:17796-82-6

其他名称:焦烧迟延剂;早期硫化阻止剂;防焦剂CTP;防焦剂PVI

物化性质:浅黄褐色结晶。从正庚烷中重结晶的产品为白色晶体。溶于丙酮、苯、甲苯、乙醚和乙酸乙酯,不溶于水。可溶于热的四氯化碳、乙醇和庚烷。贮存时应避免过高或过低的温度和湿度。可燃,低毒。

制造方法:将环己烷与盐酸反应,生成氯化环己烷。再用硫进行硫化制得氯硫代环己烷。最后用邻苯二甲酰亚胺与氯硫代环己烷在吸酸剂存在下反应制得产品。

应用:可用于天然橡胶和合成橡胶,能有效地防止胶料在加工过程中发生焦烧,提高生产效率。同时对于已经经受高热或有轻微焦烧的胶料具有复原作用。N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺广泛应用于可用硫磺硫化的弹性体,与各种通用促进剂并用都有良好的防焦效果。配用防焦剂CTP,无论是开放或高温快速密炼,均可以采用一段混炼工艺而有效阻止焦烧。可以与促进剂M、DM、TMTD和有效或半有效硫化体系并用改善胶料性能。可以提高压延和压出的生产效率。有利于提高橡胶与镀黄铜钢丝的粘合,被广泛应用于各种通用型橡胶以及包括丁腈橡胶、乙丙或三元乙丙橡胶、丁基橡胶和氯丁橡胶等特种橡胶。贮存时应避免过高或过低的温度和湿度,置于通风干燥处,避免受热、受潮。