将两种或三种橡胶并合起来应用,这在工艺上称为橡胶的并用。橡胶并用一般是指以一种橡胶为主体,在其中掺入另一种橡胶或塑料。
橡胶共混可以改善工艺性能,使用性能和技术经济性能。大约70%以上的橡胶是以橡胶并用或橡塑并用的形式进行加工和使用。
多数合成橡胶的加工性能较差,力学性能也不理想,常给生产带来困难,这些合成橡胶与天然橡胶掺混使用,性能互补,特别改善了合成橡胶制品的加工性。
轮胎的各部分胶料广泛采用NR、 SBR、 BR等并用,又如用90/10的CR/NR共混胶制造V形胶带,NR不仅改善了CR在混炼和压延时的粘辊现象,也改善了胶带的耐低温性能。
合成橡胶之间相互掺混使用,同样有改善性能的作用。如用单一IIR制造轮胎内胎,虽然气密性很好,但使用时间长了会出现胎体变软、粘外胎以及内胎尺寸变大等缺陷,若将IIR与少量EPDM摻混使用,则能有效地克服上述缺陷,这得益于EPDM胶热老化后发生了以交联为主的结构变化。
少量的EPDM胶因能增加炭黑和软化油的用量,还能改善挤出成型的内胎半成品的表面光滑性和收縮率。
特种合成橡胶与通用或特种合成橡胶共混使用,既能有效地保持橡胶的使M 性能,还能有效地降低制品生产的成本,提高了特种橡胶的利用率。
一、并用橡胶的相溶性
溶解度参数是不同胶种之间以及生胶与配合剂或溶剂之间相溶性的一个主要因素。两种橡胶的溶解度参数越相近时,其相溶性越好。因此,设计配方时应考虑各胶种的溶解度数应尽可能接近。凋制胶浆时也要求使用溶解度参数与生胶尽可能接近的溶剂品种。
二、并用橡胶的分散性
橡胶并用时,其分散状态有三种:宏观的非均相体,微观的非均相体,半均相体。第一种是分散不良,这样的并用胶没有使用价值,第三种分散状态最好,但不易达到,通常大多数并用胶是第二种分散状态,要达到第二种分散状态,除了适用相溶性较好的并用橡胶外,还需要有良好的工艺加工方法,同时门尼粘度也要相近。
三、填料在并用胶中的分配,在配方设计时要考虑使填料合理地分配
一般,填料优先分散到柔和力大的橡胶中,橡胶对炭黑的柔和力顺序是:顺丁胶>丁苯胶>丁晴胶>天然胶>三元乙丙胶>丁基胶。当柔和力相近时,填料易分散于粘度低的橡胶中。混炼程序对填料分散也有影响,一般易于分散混炼时间长的橡胶中。
四、并用胶的共硫化
所谓并用胶的共硫化,包含两重意义:一是各胶种的硫化速度同步,即硫化同步,二是各胶相界面产生交联。由于硫化剂在并用胶中的分配不同,和各种橡胶对硫化剂的反应性有差异,往往造成并用用共硫化不一样,因此,在配方设计时常采用发下方法提高并用胶硫化程度。一是平衡硫化助剂在各胶种中的浓度分配,二是选择一种共硫化体系来平衡两相间的硫化速度,例如,在NR/BR并用时,当采用次磺酰胺类促进剂时,则并用胶中BR相的硫化速度较大,当采用噻唑类促进剂时,则NR胶相的硫化速度较快,因此,就可使用这两类促进剂并用的体系来取得两胶相硫化有速度的平衡。
1.硫化胶的溶解度,在温室条件下,按通常配方所加入的硫化剂数量为过保和或近似于保和状态,在硫化温度范围内就变成不保和状态,并用两相间的溶解度之差,造成两相间硫化剂分配不均一,也存在浓度差,从而导致并用橡胶两相间的硫化程度非均性
2.硫化剂的扩散性,由于橡胶的溶解度不同,在并用体系的两相间,硫化剂会引起扩散引起迁移,在一定温度下,通常向硫化剂溶解度高的橡胶相迁移,当达到分配系数后,为平衡状态。硫化剂等配合剂的扩散速度非常迅速,同一种橡胶中的浓度差异在短时间内就可消除。
总之并用橡胶物性的好坏与其硫化系统有密切的关系,选择两种橡胶并用时,要考滤到两者所采用的硫化体系是否一致,有没共硫化作用,对同一硫化体系而言,还存在着硫化剂的溶解度和扩散的差异,硫化时由于硫化剂偏向于扩散浓度大的橡胶,导致硫化速度快,结果造成过硫或欠硫的两种橡胶并存,从而异相间形成不均一硫化,并用橡胶物性下降,如三元乙丙与丁苯胶并用效果就不够好。为了提高二烯烃类橡胶的抗臭氧性能,并用相容性差的EPDM时,将EPDM的各种硫化促进剂做接枝处理,可大大改善对NR的混合性,用加成硫黄法亦可改进EPDM/NR并用体系的耐疲劳、耐曲绕性。此外,并用体系中加入第三组份,或提高不保和度,如IIR的异戊二烯烃从1.8%提高到18%,可提高二烯烃类橡胶的并用性能。还有使丙烯酸酯橡胶主链引入不保和基团,使之能用硫黄共硫化。羟甲基化树脂和丁睛橡胶并用可制得高抗张强度、高硬度产物。
4、 并用橡胶中的化学反应。天然橡胶与顺丁橡胶并用有交联反应,而天然胶与丁睛胶则无交联反应。聚胺脂橡胶与丁睛胶并用体系也有交联反应。总之并用橡胶必须充分考滤以上四点。