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发泡剂与着色剂:种类及影响效果的助剂分析

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:它可分为物理发泡剂和化学发泡剂两大类。通过某种化合物物理状态的变化使制品发泡,这种物质叫作物理发泡剂。某些助剂具有污染变色现象,影响着色剂的着色效果。

发泡剂与着色剂:种类及影响效果的助剂分析

一、发泡剂

橡胶塑料的制造过程中,使制品产生微孔结构的物质称为发泡剂。它可分为物理发泡剂和化学发泡剂两大类。通过某种化合物物理状态的变化使制品发泡,这种物质叫作物理发泡剂。通过某种化合物受热分解产生气体使制品发泡,这种化合物叫作化学发泡剂。具有微孔结构的高分子材料质轻、隔音、隔热和优良的机械阻尼性能,用途十分广泛,如用于泡沫鞋底、海绵椅垫、包装材料等。

(一)发泡剂的选用条件

泡沫高分子材料对发泡剂有如下要求:

①发泡剂的分解温度、分解速度与胶料的硫化温度、硫化速度及塑料的加工成型温度相匹配。

②发泡剂本身或其分解产物对胶料硫化过程影响不大。

③发泡剂耐酸、碱、光、热,贮存稳定性好,无色、无毒、无臭、无污染,对成型设备无腐蚀,不影响物理力学性能。

④短时间内能完成气体的分解作用,且分解时产生的热量少,发气量可调节。

粒度均匀,易分散,结构以球形为好。

⑥在密闭模腔中能充分分解。

⑦价格便宜,货源充足。

(二)化学发泡剂

化学发泡剂又称分解性发泡剂,它们在一定的温度下会热分解而产生一种或多种气体,从而使聚合物发泡。化学发泡剂按其结构分为无机化学发泡剂和有机化学发泡剂。

1.无机化学发泡剂

无机化学发泡剂主要包括碳酸氢钠、碳酸氢铵碳酸铵等。

(1)碳酸氢钠

碳酸氢钠在标准状态下的发气量为267mL/g,而实际使用中,其分解产生的二氧化碳仅有理论量的1/2左右,但可采用硬脂酸油酸等弱酸来提高碳酸氢钠的发气量。碳酸氢钠主要用于天然橡胶和合成橡胶的干胶和乳胶中,制备开孔海绵制品,用量一般为5%~15%。

(2)碳酸氢铵

碳酸氢铵是所有发泡剂中发气量最大的,发气量700~850mL/g。

碳酸氢铵主要用于橡胶海绵制品,用量10%~15%。缺点是分解温度低,易在混炼等过程中提前损失,且分解放出的氨气有难闻的臭味。

2.有机化学发泡剂

有机化学发泡剂在聚合物中分散性能好,分解温度范围窄,分解放出的气体主要为氮气,因此不会燃烧、爆炸,不易从发泡体中逸出,以上特点使得有机化学发泡剂成为目前工业上最广泛使用的发泡剂。

工业上实际使用的有机化学发泡剂品种有20多个,而应用广泛的则多为偶氮化合物、N—亚硝基化合物和酰肼类化合物等约10个品种。

(三)物理发泡剂

物理发泡剂通常是一些挥发性液体,有时也将压缩气体和可溶性固体作为物理发泡剂使用。(www.xing528.com)

挥发性液体发泡剂主要有脂肪烃和卤代脂肪烃。在常压下,它们的沸点大多低于110℃。从石油低馏分中获取的含C5~C7的各种异构体的脂肪烃,习惯上叫作石油醚,价廉、低毒,但因为是可燃性的而限制了它的使用,主要用于制造PS泡沫塑料。卤代脂肪烃包括氯代烃和氟代烃两类,是制造难燃泡沫塑料良好的物理发泡剂。

虽然物理发泡剂通常价格比较低,但却需要比较昂贵的、专门的设备。

二、着色剂

凡能使制品带有某种颜色的助剂称为着色剂。大多数鞋用制品中,炭黑即是补强剂,又是黑色着色剂;锌钡白既是填充剂,又是白色颜料。但在目前制鞋工业生产中,单调的黑色或白色制品不能满足于人们对生活美感的需要。许多品种的鞋都需要对其制品进行外观上色彩的变化。另外,若橡胶制品着色适当,还能吸收某些光线而提高制品的耐老化性能:对塑料着色可使制品美观,提高制品的价值,使制品便于识别,隐藏和保护内容物;提高制品的耐候性,改善制品的光学性能。因此,橡胶、塑料的着色剂虽用量少,但对于鞋用制品则是必不可少的。

(一)着色剂的选择条件

虽然具有颜色的化学物质很多,但并不都能作为橡胶和塑料的着色剂。而必须具备一定的条件,才能达到好的着色效果。着色剂的选择条件如下:

①具有良好的耐热性,塑料成型加工过程和硫化期间不变色,不发生化学反应

②对其他助剂稳定性好。

③有鲜艳的色泽和良好的着色力、覆盖力(即覆盖橡胶底色的能力),并在日光或空气作用下不变色。

④均匀分散,易于加工。

⑤不影响制品的其他性能。

⑥具有良好的光稳定性。

⑦具有良好的耐酸性。例如在PVC加工过程中有HCl产生,可能会引起着色剂的颜色改变。

⑧无毒、廉价。

⑨具有良好的耐溶剂性。

⑩对于透明鞋用制品,则要求着色剂与橡胶的折射率相近。某些助剂具有污染变色现象,影响着色剂的着色效果。在使用时,必须加以选择。

(二)着色剂的分类

着色剂分为无机和有机两类。无机着色剂为无机颜料,其结构稳定,不受增塑剂的影响,耐热、耐日光、耐溶剂性能好,覆盖力强,成本低。因而,鞋用橡胶制品中多采用无机颜料作着色剂。有机着色剂为有机颜料染料,着色力强,色谱较全,色泽鲜艳,透明性好。但耐热性差。

思考题

1.什么是硫化?比较硫化橡胶和生胶的性能差异。

2.生产硫化胶、塑料需要加入哪些配合剂?各配合剂的作用是什么?每种配合剂请举出两个最常用的例子。

3.请简述新型硫化剂的性能。

4.请简述环保型硫化促进剂、环保型抗氧剂、新型环保增塑的种类及性能。

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