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橡膠制品噴霜的原因深入分析

 

解決噴霜問(wèn)題的方法

 

　　噴霜是橡膠加工過(guò)程中最難以解決的質(zhì)量問(wèn)題，也有人把它稱作橡膠行業(yè)的世界性難題。

 

　　噴霜可以有多種形式出現(xiàn)在制品表面。如何；噴粉、噴油、噴蠟、噴隔離劑、噴彩等（紅色噴霜）等。噴霜不僅對(duì)橡膠制品外觀不雅，而且對(duì)產(chǎn)品的物理機(jī)械性能也會(huì)產(chǎn)生不良的影響。

 

橡膠制品為什么會(huì)噴霜？

 

　　在橡膠的配合體系中，某些配合劑在膠料中發(fā)生過(guò)飽和狀態(tài)后，從亞穩(wěn)態(tài)走向穩(wěn)態(tài)，橡膠近表層的配合劑首先析出，同時(shí)內(nèi)層也不斷地向表層遷移析出，當(dāng)配合劑在橡膠中濃度降低到與橡膠溶解度飽和狀態(tài)時(shí)，噴霜過(guò)程才會(huì)停止。

 

　　噴霜的原因眾多，所涉及面最為廣泛，它涉及到配方、工藝、設(shè)備、儲(chǔ)存、管理等因素，幾乎是橡膠制品加工的整個(gè)過(guò)程。

 

　　所以說(shuō)有時(shí)解決噴霜問(wèn)題比研究開(kāi)發(fā)配方還要難，作為一名橡膠工藝師，能從容不迫解決噴霜問(wèn)題，不但要具備廣泛的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且還必須具備深厚的理論功底。有時(shí)即便找出了問(wèn)題的原因所在，因條件所限還是一籌莫展。

 

造成產(chǎn)品噴霜的原因：

 

　　一、橡膠品種

 

　　1、不同的橡膠品種，分子結(jié)構(gòu)不同、極性不同，對(duì)一些小分子極性配合劑的溶解度差異較大。如促進(jìn)劑TMTD／TMTM在BR／IIR／EPDM中的溶解度很小，在CR／NBR中溶解度好多了， 取代基較大的比取代基小的溶解度好多了。

 

　　2、不同的橡膠所采用的硫化交聯(lián)型式不同，使硫化膠的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或交聯(lián)密度不同，也是值得重視的一個(gè)方面。

 

　　3、各種橡膠品種不同其分子結(jié)構(gòu)，決定了硫化速度的差異，也是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。

 

　　二、硫化體系的影響

 

　　硫化體系中的配合劑噴出是最為常見(jiàn)的，是最難防止的重要因素，由于復(fù)雜的硫化交聯(lián)反應(yīng)，使噴出的原因更為錯(cuò)綜復(fù)雜，用單純的考慮硫化劑、促進(jìn)劑在橡膠中的溶解度方法，是很難解決噴霜問(wèn)題的。

 

　　硫化體系的設(shè)計(jì)，直接與產(chǎn)品的生產(chǎn)力有關(guān)，為了防止小分子的促進(jìn)劑噴出，需從整個(gè)配合各大體系的綜合考慮，有時(shí)缺陷還要用工藝或設(shè)備等因素來(lái)彌補(bǔ)體系的不足之處。

 

　　氧化鋅一般況下是很少噴出的，由于氧化鋅顆粒大、比重大，一般其本身是不易遷移的，但是它與橡膠的溶解度極小，可以看作不溶解于橡膠，往往與橡膠的結(jié)合是不牢靠的，當(dāng)橡膠老化后交聯(lián)鍵破裂，有可能被一些小分子物質(zhì)，如；油、蠟等夾帶而噴出。

 

　　硬脂酸雖易噴出，但其分子量較大，在橡膠中的溶解度較大，而且易粘附在一些粘度較大的補(bǔ)強(qiáng)劑上，噴出的可能有所改善，在不同的配方中它具備防噴和阻噴的兩面性，所以其用量，具有相當(dāng)大的變量。

 

　　在硫化體系設(shè)計(jì)時(shí)要注意整個(gè)體系的平衡性，大部分極性的配合劑與橡膠反應(yīng)使橡膠的極性有所增加，從而使促進(jìn)劑或配合劑在橡膠中的溶解度增加，也能使噴霜有所改善。

 

　　促進(jìn)劑的合理組合，不但能減少促進(jìn)劑用量，減少易噴出的促進(jìn)劑剩余基團(tuán)，而且還能加快硫化速度。同時(shí)改變了橡膠交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的形成過(guò)程，使橡膠各同步硫化。

 

三、補(bǔ)強(qiáng)體系的影響

 

　　補(bǔ)強(qiáng)體系能阻止或延緩膠料的噴霜。相對(duì)而言，補(bǔ)強(qiáng)劑的結(jié)構(gòu)越高、比表越大、用量越高，防止極性的小分子噴出作用越強(qiáng)。防噴霜的效果越佳。

 

　　但是炭黑的結(jié)構(gòu)越高、比表越大，在生產(chǎn)炭黑時(shí)高芳烴油越難易燒盡，再加上對(duì)一些極性的小分子化合物的吸附作用越強(qiáng)，所以當(dāng)制品表面受到氧化后，很易出現(xiàn)噴彩即（紅色噴霜）。

 

四、一些非補(bǔ)強(qiáng)性的填充劑

 

　　如，輕鈣、陶土、鈦白粉、硫酸鋇等被橡膠包容之后一般是不會(huì)主動(dòng)噴出的，由于它們與橡膠的結(jié)合強(qiáng)度不佳，在橡膠老化后，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)裂解，或硫化膠交聯(lián)密度太低的情況下，很易被一些小分子物質(zhì)夾帶出來(lái)。這也是大部分噴粉的原因所在。特別是這些無(wú)機(jī)填料在吸收水份后使其分散不良，在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)裂解后最易噴出。

 

五、軟化、增塑體系對(duì)噴霜的影響。

 

　　噴油實(shí)際上所有噴霜現(xiàn)象中最多出現(xiàn)的現(xiàn)象，只不過(guò)噴油一般不太影響外觀，所以很大程度上不夠重視。當(dāng)橡膠制品表面老化后，軟化劑、潤(rùn)滑劑噴出時(shí)常夾帶著一些與橡膠結(jié)合較差的粉塵、填料等，噴到表面，形成噴粉。

 

　　油能降低橡膠的粘度使一些低分子化合物，易于滑動(dòng)，實(shí)際上能起到助噴粉的作用，一般來(lái)說(shuō)油的玻璃化溫度越低的、用量越大的、分子是越小的，越易抽出或助噴越嚴(yán)重。

 

　　配方的五大體系靈活協(xié)調(diào)，是解決配方問(wèn)題的靈魂。

 

　　在配方的五大體系中，不同橡膠對(duì)不同的配合劑的溶解度不同、促進(jìn)劑的用量不同、促進(jìn)劑的并用配比不同，都會(huì)出現(xiàn)不同的效果。補(bǔ)強(qiáng)劑能抑制噴霜，軟化劑能促進(jìn)噴霜，某些配合劑可以溶解小分子化合物，有助于抑制噴霜，但有些配合劑能促進(jìn)老化，會(huì)加速噴霜。配設(shè)計(jì)總是在眾多有利或不利因素之間的綜合。

 

六、操作工藝不當(dāng)使膠料產(chǎn)生噴霜

 

　　1、稱量不準(zhǔn)備或配錯(cuò)料。

 

　　2、沒(méi)達(dá)到正硫化時(shí)間或欠硫。

 

　　3、膠料停入過(guò)久后未重新翻煉一下。

 

　　4、出片溫度太高。

 

七、原材料質(zhì)量波動(dòng)因素

 

　　原材料波動(dòng)最突出因素是補(bǔ)強(qiáng)劑與軟化劑。

 

　　補(bǔ)強(qiáng)劑的表面“活性點(diǎn)”發(fā)生差異，使補(bǔ)強(qiáng)劑對(duì)小分子物質(zhì)的吸附作用減弱是原材料造成噴霜的重要原因之一。偽劣材料使硫化反應(yīng)產(chǎn)生質(zhì)的變化也是重要原因之一。

 

　　石油軟化劑等各種成份含量發(fā)生變化便其與橡膠的溶解度發(fā)生變化，使其與橡膠溶解度發(fā)生變化或延遲了膠料的硫化速度使其輕度欠硫也是重要因素之一。

 

八、制品貯存因素

 

　　貯存在溫度較高、濕度較大的環(huán)境下，使橡膠中的分子運(yùn)動(dòng)量增加或運(yùn)動(dòng)空間增大或臭氧濃度加大，并加速了老化，都能使制品產(chǎn)生噴霜的速度加快。

 

九、橡膠的老化因素而產(chǎn)生的噴霜。

 

　　橡膠的老化一般都發(fā)生在夏天和陽(yáng)光、暴曬等環(huán)境中，老化使完整的網(wǎng)上結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，也破壞了橡膠與配合劑之間的化學(xué)或物理結(jié)合，在熱的作用下增加了分子的運(yùn)動(dòng)量增加，使小分子加速遷移到表面，加速產(chǎn)品中的配合劑的遷移噴霜時(shí)間。

 

解決噴霜問(wèn)題理想中的辦法是：

 

　　將配合劑的濃度控制在橡膠的溶解度飽和狀態(tài)下，但是實(shí)際上是不現(xiàn)實(shí)的，為了確保產(chǎn)品物理性能或生產(chǎn)效率，絕大多數(shù)配方都是處于亞飽和狀態(tài)的。當(dāng)夏天熱氧、臭氧濃度增加，再加上溫度上升，使分子運(yùn)動(dòng)量加劇，很容易打破這種亞穩(wěn)態(tài)的平衡?？朔鉀Q噴霜問(wèn)題，實(shí)際上就是橡膠工藝師們?cè)趯ふ易罴训钠胶恻c(diǎn)。

 

　　可以根據(jù)：“膠種”及“噴出的時(shí)間”來(lái)判斷膠料配方中極性配合劑濃度是否處于過(guò)飽和狀態(tài)，所噴出的是否是極性物質(zhì)，還是老化后，夾帶所產(chǎn)生的噴出物。這一點(diǎn)非常重要，可以對(duì)癥下藥，最后解決勝噴霜問(wèn)題。

 

解決噴霜的方法選擇：

 

　　1、降低（過(guò)飽和）配合劑的用量。

 

　　2、增加橡膠（交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)）的交聯(lián)密度。

 

　　3、加強(qiáng)橡膠（交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)）的抗老化性能。

 

　　4、使用高結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)劑等，降低小分子的運(yùn)動(dòng)空間。

 

　　5、少用或不用分子量小或閃點(diǎn)低的軟化劑、潤(rùn)滑劑。

 

　　6、配方中加入能溶解噴霜物的助劑。

 

　　7、加強(qiáng)塑煉、混煉工藝或延長(zhǎng)加工時(shí)間。

 

　　8、改變橡膠的交聯(lián)鍵結(jié)構(gòu)。