產品特點
前者能透過大部分甚至全部可見光( 狀如玻璃); 而後者只能透過部分可見光, 色澤相對較暗且渾濁.透明橡膠必須滿足如下三個條件;(1)生膠本身是透明的,特別是硫化後能表現出良好的透明性;如果是橡塑並用的透明膠料,所選用的塑膠應是結晶度較低或無定形結構的聚合物,並且選用的橡膠、塑膠等高分子材料的
溶解度參數相近,具有較好的相容性;(2)各種配合劑應與橡膠的折射率相近,對橡膠的透明性沒有影響;配合劑應選用色淡、透明性好、純度高、加工過程中不與橡膠、塑膠或其他配分劑發生反應生成帶顏色的污染物質;粉狀配合劑粒徑小於可見光的波長1/4以下;(3)工藝條件如溫度、壓力和共混條件等,不改變橡膠和配合劑原有的光學性質.
配方技術
2.1膠種
一般情況下,凡是生膠本身呈透明狀態的橡膠,其硫化膠也有一定的透明性。有的生膠不顯示透明性,但色相較好,不捨污染性防老劑和其他污染性助劑,也可製得透明橡膠。通常用作透明橡膠製品的生膠品種有
順丁橡膠、丁苯橡膠(非污染或溶聚)、
天然橡膠、
異戊橡膠、
乙丙橡膠、矽橡膠等。使用條件不同,透明橡膠生膠的種類也有所不同.
用於光學上具有高透明度的橡膠可選用乙丙橡膠、乙烯-乙酸乙烯酯、
氯醇橡膠、
丁基橡膠等。最有實用價值的是具有最低凝膠含量的、低分子量的乙丙橡膠,門尼黏度為18的乙烯-已二烯乙丙橡膠最符合高透明度橡膠要求;一般的
三元乙丙橡膠很難滿是光學鏡片方面的用途要求,採用分子量低、凝膠含量低的三元乙丙橡膠(第二單體為1,4-已二烯),共聚物的組成為乙烯約65%,1,4-已二烯10%以下,其餘為丙烯,可製得透光率在90%以上、濁度在7%以下的透明柔性材料;用於坡璃黏合劑、潛水鏡、導尿管、光纖包覆材料和澆注封閉材料的透明橡膠,主要使用矽橡膠。未填充的
液體矽橡膠的強度較低,作為眼鏡片材料使用時,可用
鉑化合物作催化劑,使其發生加成反應而製得拉伸強度較高的矽橡膠.
2.2填料
透明橡膠中,填料的選擇應符合以下條件:(1)粒徑要儘可能小,當小至可見光波長的1/4以下時,光線可以繞射,粒子不會干擾光線在膠中的進程;(2)填料的折射率應與生膠相近,這樣才不會干擾光線在橡膠中的透射方向。填料的用量較大,對橡膠的透明性有著重要的影響,應選用不影響透明性的填料。透明橡膠中最常用的填料為透明白炭黑和
鹼式碳酸鎂.
(1)鹼式碳酸鎂:當鹼式碳酸鎂的純度較高時,鹼式碳酸美的折射率與
天然橡膠、
順丁橡膠、
丁苯橡膠、
氯丁橡膠、
丁腈橡膠和
聚異丁烯的折射率相近,用於
橡膠製品中,可獲得較高的透明度。鹼式碳酸鎂填充的膠料較硬,挺性好,出型時表面光滑,能有效地防止硫化花紋變型;但伸長率小,永久變形大,耐老化性能稍差。鹼式碳酸鎂對天然橡膠有較好的補強效果,對丁苯橡膠、順丁橡膠等
合成橡膠的補強效果差。當鹼式碳酸鎂不純、折射率偏離1.525時,很難得透明性好的橡膠製品.
(2)白炭黑:透明白炭黑具備了透明性和補強性,是當前透明橡膠製品重要的補弦劑。研究表明:透明白炭黑粒徑為15~20μm,不超過50μm時,白炭黑的補強效果和加工性能較好。這是因為粒徑過大,不僅影響補強效果,還會影響光線的透過,遮蓋力大。粒徑太小,容易形成次級聚集體(結團),也使補強性能降低;折射率在1.54~1.55範圍內。另外粒徑分布要小.
粒徑小於15μm的白炭黑最為適宜。例如用高純度的、粒徑為14μm的白炭黑製造的
三元乙丙橡膠透明片材的透光率可達93%(片厚4mm),濁度僅為2%~7%。美國研製開發的新型沉澱法白炭黑(Wet Process HydroPHobic Silican),商品名稱WPH,與以前的白炭黑相比,其粒子,粒徑的差別也小。它與矽橡膠混合後,可製得透明性特優且物理性能良好的透明矽橡膠。這樣的透明矽橡膠,在寬廣的溫度範圍內具有光學透明度,可以製作飛機座艙窗的中問膜、血液循環泵裝置、導尿管等。其中,白炭黑的用量非常重要,如果增加歸炭黑的用量,就會使拉伸強度、撕裂強度、硬度和透明度增加,但柔韌性降低。其一般用量在30~60份;當需要比較高的柔韌性時,白炭黑用量的最佳範圍為30~40份.
2.1.3硫化體系
透明橡膠的硫化體系,應儘可能減少由於化學反應而產生的有色副產物。通常硫黃硫化體系至少包括三種配合劑(硫化劑、活性劑、一種或多種促進劑),容易產生有色的副產物,對透明性不利。而用過氧化物硫化時,體系最為簡單。廣泛使用的過氧化二異而苯(DCP),由於硫化後殘留在膠料中的臭味而不宜用作透明橡膠的硫化劑。最初用於
乙丙橡膠的
過氧化物是雙-2,5,但它受防老劑影響會產生顏色,影響硫化膠的透明度。在
三元乙丙橡膠、矽橡膠的透明橡膠中使用的過氧化物,最好是無色透明的液體,DTBP(
二叔丁基過氧化物)較好。在過氧化物硫化的三元乙丙橡膠中,還要添加共交聯劑。通常共交聯劑是液態的,它會提高硫化膠的交聯密度,減少表面黏性,不產生噴霜。常用的共交聯劑是三羥甲基丙烷三異丁烯酸酯和低分子量的1,2-聚丁二烯或兩者的混合物.
(1)硫化劑:在透明橡膠中,以硫黃為交聯劑時,硫黃用量下宜過大,一般以1.8~2.0份為宜。硫黃用量過高時,會因硫化膠交聯密度過大而導致透明度的降低。當橡膠與不飽和度低的塑膠如聚乙烯並用時,需採用
過氧化物如
過氧化二異丙苯(DCP)才能產生有效的交聯。在以橡塑並用體系為基體的透明膠料中,更多是採用DCP與硫黃並用作硫化體系.
(2)促進劑:選用促進劑要求:一是不污染;二是硫化後放置過程中不會發生重結晶;三是合適硫化速率。從硫化後膠料色澤的變化上促進劑可分為三類:硫化後膠料不變色的有H,淺變色的有M、DM,變深色的有TT、CZ、NOBS、ZDC、PX、D.
透明橡膠中的主促進劑採用中速和超速促進劑並用體系,中速促進劑多選用噻唑類如DM、M,超速促進劑選用秋蘭姆類,
二硫代氨基甲酸鹽類,如TMTD、TS,PX、PZ、ZDC等。副促進劑H在硫化時分解產生甲醛,可與
天然橡膠中蛋白質結合從而使透明橡膠的色澤變淺,因此在透明膠料配方中是不可缺少的.促進劑M硫化速率快、透明性好,但易焦燒。可用促進劑DM代替M。胍類和
秋蘭姆類促進劑都可能影響透明度或使色相變差。用作天然橡膠的促進劑,最好採用促進劑M、H、TMTS並用,但此時膠料容易產生焦燒,為安全起見膠料貯存時間不宜過長。在以
順丁橡膠或順丁橡膠/
丁苯橡膠為基礎的透明橡膠中,可使用DM/H/PX/S硫化體系或DM/H/TMTD/PX/S硫化體系,制出的透明膠料的透明性和物理性能都比較好.
(3)活性劑:普通氧化鋅對可見光的遮蓋力強,所以在透明橡膠中活性劑氧化鋅的用量應儘可能的低,一般為1.5~2份.透明橡膠中通常都使用
透明氧化鋅或活化氧化鋅。透明氧化鋅其化學組成為
鹼式碳酸鋅,受熱時分解出水和
二氧化碳而轉變成氧化鋅,因而可直接用碳酸鋅代替氧化鋅,其用量為1.5~3.0份.也可採用
活性氧化鋅,它的粒子很細,因此對膠料的透明性無明顯影響,在透明橡膠中的用量為0.5~1.0份.
2.1.4防老體系
選擇適當的防老劑,可使透明橡膠製品獲得最佳的色彩透明度度和抗氧化性.透明橡膠中的防老劑必須是非污染的、透明的或淺色的,如防老劑化必須是非污染的、透明的或淺色的,如防老劑SP、MB、EX、WSL、264、2264等.根據防老劑在三元乙丙橡膠中對顏色和黏著性的影響,最好的仿老劑是1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羥基苯)及3,5-二叔丁基-4-羥基肉桂酸酯和1,3,5-三(2-羥乙基)三嗪-2,4,6-三酮;防老劑的用量為0.2~1.0份。在
天然橡膠、
順丁橡膠、
丁苯橡膠透明橡膠中,常用的防老劑有264、SP、MB、BHT等,用量為0.3~0.6份.
參考配方
3.1透明橡膠參考配方1
3.2透明橡膠參考配方2
成分
投料比