為改善橡膠的彈性、柔韌性、易加工性、易混煉性等特性,通常需加入特定的橡膠油來達到目的。在對橡膠油的實際使用當中,因為用途不同,使用的行業不同,對橡膠油的物化性能要求就有著許多具體的差別,所以就又派生出許多名稱和牌號。如按礦物油本身分子結構、組成方面的差異不同,分為石蠟基橡膠油、環烷基橡膠油、芳香基橡膠油等;又如按使用對象的不同可分別稱為橡膠填充油、橡膠操作油、橡膠軟化劑等。
(1) 橡膠填充油
由於使用橡膠油的對象不同,對橡膠油的要求功能不同,所以對橡膠油的命名也就多種多樣。通常對於合成橡膠生產廠,如果是在出廠膠料中填充一定量的橡膠油,此時他們習慣將所充入的橡膠油稱為「 橡膠填充油」。這是因為在生產充油橡膠的工藝中,橡膠油就象水充入海綿中類似,由於橡膠分子屬於帶支鏈的長鏈結構,分子之間相互交織在一起,橡膠油就填充在這些長鏈分子之間,所以就稱為填充油。
(2)橡膠操作油、加工油、軟化劑
在橡膠行業的下遊企業,它們通常是從橡膠廠購入膠料,再在自己的工廠進行塑煉、混煉、壓延、壓出成型及硫化等加工(對於熱塑冷彈體橡膠成型後無須硫化),在這些加工工藝中,必須加入10-50%的 橡膠油,才能將各種配料與橡膠混合均勻,如碳黑、硫磺等。通過他們的加工後,膠料就變成了具有實用價值的橡膠製品。基於橡膠油在它們的工藝過程中所發揮的作用,所以他們習慣將所加入的橡膠油組份稱為「橡膠操作油」或「橡膠加工油」。
膠料本身的硬度較高,如果再加入其它填料或骨料,則硬度會更高。在配料中加入一定量的橡膠油以後,橡膠製品就會變得柔軟並賦有良好的彈性。橡膠油的份量越多,橡膠就越軟,所以從這個意義上講,部分人就將橡膠油稱為「橡膠軟化油」。
一種理想的橡膠油應具備以下條件:相容性好;揮發性少;加工性、操作性、潤滑性良好;對硫化膠的物理性能無壞的影響;乳化性能好;汙染少、無毒;淺顏色、安定性好;來源充足,價格適中。
當然,十全十美的理想橡膠油是沒有的。橡膠油生產廠通常按照用戶的需求情況,有針對性地選擇原料,重點解決用戶所關心的主要指標。同時通常可能提供系列產品供用戶選擇。如是加工與生活日用品有關的橡膠製品,則橡膠油的毒性是關鍵的指標,因為芳香烴是目前世界公認的致癌物,所以芳香烴橡膠油絕對不要用。而象輪胎製品,則可以使用芳香基橡膠油,由此可得到眾多的好處,但在生產環節中要特別注意工人的勞動保護。
石油系橡膠油對橡膠生產以及橡膠產品的物理性能有重要影響,其中橡膠油本身的分子結構組成起了決定作用。橡膠油的影響如此之大,因此在橡膠生產中一直強調加工用油的高質量以及不同批次加工油成分的一致性,以確保高品質橡膠製品的生產。在與橡膠工業界的長期合作中,克拉瑪依石化公司充分意識到橡膠油的重要性,根據橡膠行業實際需求不同,從而衍生了各種精製深度不同的環烷基、石蠟基、芳香基等多種牌號的橡膠油。產品嚴格控制所有在橡膠中非常重要的性能,以確保其高性能以及油品成分的長期一致性,為橡膠工業提高產品性能、節約生產成本而服務。
橡膠油對橡膠加工性能的影響
1、對混煉膠的影響,橡膠油的吸收速度與油的組成,粘度,混煉條件有關。一般粘度低,芳香烴含量高,溫度高,橡膠對油的吸收就快。但油用量多,使炭黑在橡膠中的分散性變差,必須分批加。此外,混煉時加入油,可減小生熱,降低能耗。
2、對壓出的影響,膠料中加入適量的油,可使膠料軟化,壓出半成品表面光滑,壓出膨脹小,壓出速度快。
3、對硫化的影響,隨著膠料中油類填充量的的增加,硫化速度有減緩的傾向。油的加入使硫化劑,促進劑在橡膠中的濃度降低使硫化速度減緩。含芳香烴多的橡膠油,有促進膠料焦燒和加速硫化的作用。
運動粘度: 橡膠油的運動粘度越高,則油液越粘稠,橡膠油對膠料的加工性能及硫化膠的物性都有影響。採用粘度低的橡膠油,潤滑性好,耐寒性高,但在加工時揮發損失大,當閃點低於180℃時,揮發損失更大,應特別注意。 橡膠油的粘度與溫度有很大關係.在低溫下粘度更高,所以油的性質對硫化膠的低溫性能有很大影響,採用低溫下粘度(在—18℃的運動粘度)變化較小的油,能使硫化膠的低溫性能得到改善。橡膠油的粘度與硫化膠的生熱有關。使用高粘度的油橡膠製品生熱就高。在相同粘度的情況下,芳香類油的生熱低。拉伸強度和伸長率隨油粘度的提高而有所增大曲繞性變好但定伸應力變小。相同粘度的油,如以等體積加入,則芳烴油比飽和的油能得到更高的伸長率。
閃點:是指釋放出足夠蒸汽與空氣形成的一種混合物在標準測試條件下,能夠閃火的溫度。橡膠油的閃點與橡膠硫化,儲存及預防火災有直接的關係,同時也可衡量橡膠油的揮發性。
苯胺點:芳香烴類增塑劑的分子結構與苯胺最接近,易溶於其中,故苯胺點最低。苯胺點低的油類與二烯類橡膠有較好的相容性,大量加入而無噴霜現象。相反,苯胺點高的油類,需要在高溫時才能與生膠互溶,所以在溫度降低時就易噴出表面。橡膠油苯胺點的高低,實質上是油液中芳香烴含量的標誌。一般說來,橡膠油苯胺點在35—115範圍內比較合適。
傾點:傾點是油品能夠保持流動和能傾倒的最低溫度。此特性可以表示對製品操作工藝溫度的適用性。
中和值:中和值是橡膠油酸性的尺度,酸性大能引起橡膠硫化速度的明顯延遲。
環烷油 環烷油是由環烷基原油加工而製得,主要是環戊烷?環己烷及其同系物。它有較好的抗氧化安定性及化學穩定性,因此本產品環保無毒,且與大多數橡膠相容性極佳,具有良好的產品適用性。環烷油屬於操作油(加工油、填充油)之類,是以環烷烴為主要成分的石油餾分。 環烷油具有飽和環狀碳鏈結構,具有低傾點,高密度、高粘度、無毒副作用等特點,而且在它的環上通常還會連接著飽和支鏈。因為這種結構,使環烷油既具有芳香烴類的部分性質,又具有直鏈烴的部分性質,又由於環烷油來自天然石油,有價格低廉、來源可靠等優點,決定了環烷油能夠在許多領域有著特殊的用途。 環烷油具有優異的低溫性能:粘度高、傾點低,填充到橡膠中能夠很好地增強充油膠的機械性能和耐寒性,在寒冷的冬季也能方便的進行貯運操作。優良的光、熱穩定性:芳烴含量極低,CA值幾乎為0,抗氧化性和抗褪色性能好。 較低的蒸發損失:減少了操作空間的油氣密集度,保證了操作人員的健康和生產的安全。 極低的極性物質含量:氮、硫、氧等極性雜環化合物含量低,有效地避免了這些物質引起的充油膠製品的褪色、老化和在日光照射下聚合物龜裂的情況。 優異的橡膠相容性:在碳型結構分析中,CN值大於40%;很高的環烷烴含量使它與橡膠有很好的相容性,能夠大量填充。 良好的穩定性:適量填充的橡膠製品經過長時間的使用不會出現滲油現象。 用途廣:既是橡膠合成的填充油,也是橡膠及熱塑性彈性體製品加工的操作油(或軟化劑)。芳烴油 芳烴油也稱芳香烴或芳烴,是指分子中含有苯環結構的碳氫化合物,它是石油化工的基本產品和基礎原料之一,主要包括苯、甲苯和二甲苯、乙苯等。因為歷史上早期發現的這類化合物多有芳香味道,所以稱這些烴類物質為芳香烴,後來發現的不具有芳香味道的烴類也都統一沿用這種叫法。芳烴油的質量指標:粘度、閃點、苯胺點是表徵芳烴油組成和物理性質的主要質量指標。物理性質不同的芳烴油對硫化膠具有不同的影響。 芳烴油的主要作用是改善橡膠的加工性能,幫助膠料中填充劑的混合和分散,降低膠料粘度和混煉能耗,調整硫化膠的物理機械性能,廣泛適用於以天然橡膠及合成橡膠為原料的橡膠製品。同時廣泛用做橡膠操作油,填充油,適用於天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠及其複合配方,與其相溶性好,對膠料的壓延性和擠出加工有良好的作用。 芳烴油與合成膠的相溶性好,可提高輪胎抓著性和制動性,被廣泛用於輪胎生產,同時有利於填充和降低煉膠溫度,是機械油、松焦油的換代產品。在輪胎生產中,膠料被擠出成層後,芳烴油的低石蠟含量有助於保持其層壓粘性。石蠟油 石蠟油是潤滑油餾分經脫蠟硫酸精製的烷烴含量高、芳烴含量低、閃點高的產品。彌補了橡膠行業用機械油、變壓器油、機油等代替橡膠加工油的缺陷,且也去除了潤滑油組分中很多不利於橡膠生產的成分。 石蠟油高閃點和低揮發份為橡膠、熱塑性彈性體製品加工提供了更好的耐候性和高溫下揮發物小的特性。石蠟油具有揮發份少、閃點高的特點。芳烴含量低。這在過氧化硫化工藝的應用中特別重要,芳烴含量低可減少硫化劑的消耗,從而降低成本。石蠟基油的低芳香烴含量和低揮發性遠勝於其它精煉不夠的橡膠填充油且提高了橡膠及彈性體的抗氧化降解性能、低揮發性有助於防止老化收縮,並且有利於改善製品的不良外觀(如粗糙、有氣泡),這兩種特性有利於延長橡膠製品的使用壽命。極低的稠環芳烴含量,二甲亞碸抽提物含量遠小於3%,不需進行致癌傾向標識,對人體健康和環境無害。
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