Органические пероксиды в сшивании каучука: типы, характеристики и ограничения

Органические пероксиды находят широкое применение в качестве сшивателей при переработке каучука. Однако различные типы органических пероксидов имеют разные характеристики и ограничения при сшивании каучука. Среди них период полураспада и тип свободных радикалов, образующихся при разложении, являются важными факторами, влияющими на пригодность органических пероксидов в качестве сшивающих агентов.

Для органических пероксидов период полураспада не должен быть ни слишком коротким, ни слишком длинным. Слишком короткий период полураспада приведет к проблемам с горением на стадии смешивания; слишком длинный период полураспада приведет к слишком высокой температуре вулканизации или слишком большому времени вулканизации. Поэтому при выборе органических пероксидов в качестве сшивающих агентов необходимо определить диапазон периода полураспада в зависимости от конкретного применения.

Кроме того, существуют различия в типах радикалов, образующихся при разложении органических пероксидов. Алкокси-радикалы являются одним из наиболее реакционноспособных типов радикалов и обладают высокой эффективностью в образовании сшивающих связей. Поэтому органические пероксиды с алкокси-радикалами являются преобладающим и наиболее часто используемым типом сшивающих агентов. Напротив, другие радикальные типы сшивающих агентов не так часто используются на практике, как алкокси-пероксиды.

1. Диалкил пероксид

Диалкилпероксиды являются одними из широко используемых сшивающих агентов для каучука с высокой эффективностью сшивания, но с некоторыми ограничениями. К распространенным диалкилпероксидам относятся диизопропилпероксид (DCP), бис(трет-бутилпероксиизопропил)бензол (BIPB) и 2,5-диметил-2,5-бис(трет-бутилперокси)гексан (бисдифив или 101).

DCP, как один из самых потребляемых органических пероксидов в течение года, обладает такими преимуществами, как высокая эффективность сшивания и низкая цена, но его главным недостатком является сильный и резкий запах продуктов после вулканизации. Это связано с тем, что ацетофенон, образующийся при разложении DCP, обладает высокой летучестью, остается в изделиях и издает раздражающий запах. Поэтому, выбирая DCP в качестве сшивающего агента, необходимо тщательно продумать сценарии его применения, например, избегать использования в производстве материалов, контактирующих с пищевыми продуктами. Если DCP все же необходимо использовать, его влияние на продукты можно уменьшить путем добавления других добавок.

В отличие от него, BIPB имеет бифункциональные группы, высокое содержание активного кислорода, более высокую эффективность сшивания и не выделяет сильного запаха, поэтому его называют "DCP без запаха". Температура вулканизации BIPB относительно высока по сравнению с DCP, и для достижения наилучших результатов обычно требуется температура примерно на 5 градусов выше, чем для составов DCP. Однако продукт разложения BIPB, бис(2-гидроксиизопропил)бензол, имеет низкую растворимость и образует в некоторых резинах крем в виде брызг, поэтому необходимо обратить внимание на корректировку рецептуры, чтобы уменьшить количество использования и улучшить растворимость продукта разложения в резине.

Бис-25 или 101 в основном используется при вулканизации силиконового каучука, а также может применяться при вулканизации органических каучуков, таких как EPDM, CM и т.д.. Бис(2+5) обладает такими характеристиками, как жидкое состояние, сильная летучесть и т.д. Необходимо обращать внимание на контроль колебаний процесса и стараться поддерживать процесс стабильным, чтобы обеспечить стабильность плотности сшивки. Поскольку чистый продукт является легковоспламеняющимся и взрывоопасным, он не подходит для работы в ограниченном пространстве и требует внимания к вопросам безопасности. В то же время температура плавления бис(2,5) низка, поэтому зимой необходимо уделять внимание сохранению тепла, чтобы избежать замерзания.

2. пептон пероксид

По сравнению с диалкилпероксидами кетальные пероксиды имеют более низкую температуру начала сшивания и часто используются в продуктах, требующих низкотемпературной вулканизации. 1,1-Бис(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексан, широко известный как 3М, является одним из наиболее распространенных кетальных пероксидных сшивателей.

3M имеет низкую температуру вулканизации и может вулканизироваться как при комнатной, так и при микротемпературе, что делает его идеальным для ситуаций, когда требуется низкотемпературная вулканизация. Однако из-за несколько меньшей эффективности вулканизации необходимо увеличить дозировку при использовании в насыщенных каучуках. Кроме того, 3М имеет определенную склонность к обгоранию, что может негативно сказаться на физических свойствах продукции. Поэтому при использовании 3М в качестве сшивающего агента необходимо уделять внимание контролю условий вулканизации, чтобы избежать слишком высокой температуры или слишком длительного времени вулканизации.

Хотя 3M не является таким широко используемым сшивающим агентом, как DCP или BIPB, он все же широко применяется в некоторых специальных областях, таких как производство низкотемпературных уплотнительных материалов, изоляционных материалов, эластомеров и так далее. Между тем, 3M также можно смешивать с другими сшивающими агентами для достижения лучшего эффекта сшивания.

В заключение следует отметить, что пероксиды кеталей являются одним из широко используемых сшивающих агентов для каучука, которые обычно применяются в продуктах, требующих низкотемпературной вулканизации. При выборе пероксидов кеталей в качестве сшивающих агентов необходимо учитывать их характеристики, ограничения и сценарии применения, чтобы удовлетворить потребности различных материалов в различных условиях. Также необходимо уделять внимание контролю условий вулканизации во избежание возможных проблем с пережогом.

3. Диацилпероксиды

По сравнению с диалкилпероксидами, диацилпероксиды имеют значительную склонность к горению и проявляют слабую радикальную активность, что затрудняет их переработку для большинства каучуков. Кроме того, диацилпероксиды чувствительны к образованию сажи, что ограничивает их применение в некоторых специальных резиновых изделиях. Поэтому диацилпероксиды обычно используются только для сшивания силиконовых каучуков.

Ди(2,4-дихлорбензоил) пероксид - один из широко используемых диацилпероксидов, известный как бис(2,4-дихлорфенил) пероксид, который широко применяется при вулканизации силиконового каучука горячим воздухом и при производстве экструдированных формованных изделий. Как и другие пероксиды, бис(2,4-дихлорбензойная кислота) страдает от проблем с застыванием, в основном из-за низкой растворимости продукта ее разложения, 2,4-дихлорбензойной кислоты, в некоторых каучуках. Чтобы предотвратить проблему застывания, можно скорректировать рецептуру с помощью двухступенчатой вулканизации или использования противозамерзающих агентов.

Помимо обмерзания спрея, экологические проблемы также являются ограничивающим фактором для bis-2-4. Наиболее серьезная проблема заключается в том, что в процессе вулканизации могут образовываться следы полихлорированных бифенилов, или ПХБ. Эти опасные вещества потенциально опасны как для окружающей среды, так и для здоровья человека, поэтому необходимо принимать меры, чтобы избежать загрязнения. Например, необходимо строго контролировать условия вулканизации в процессе производства, чтобы уменьшить образование загрязняющих веществ; также следует обратить внимание на утилизацию отходов и сточных вод, чтобы уменьшить воздействие на окружающую среду.

В заключение следует отметить, что хотя диацилпероксиды и обладают определенным сшивающим эффектом, они имеют более ограниченные возможности и подходят только для использования в конкретных резиновых изделиях. При использовании диацилпероксидов в качестве сшивающих агентов необходимо учитывать их характеристики, ограничения и сценарии применения, а также принимать соответствующие меры, чтобы избежать застывания и экологических проблем.