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科普橡胶防老剂

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科普橡胶防老剂


为延缓橡胶制品的老化而配入橡胶中的化学品称为

防老剂

。橡胶制品在使用过程中受到热、氧、光、金属离子、动态疲劳等的作用出现物性降低或表面龟裂等现象,而不能保持其功能。为长时间保持橡胶制品的功能,配入防老剂十分重要。

根据橡胶制品使用的生胶种类和加工条件选择适宜的防老剂。例如,对于像NR和SBR的橡胶中含双键的二烯类橡胶,橡胶表面由于产生臭氧龟裂,因此需要配如抗臭氧龟裂剂。

作为选择防老剂的标准,一般可考虑抗氧化效果,抗臭氧龟裂效果,抗屈挠龟裂效果,对喷霜性、着色性(污染性)、硫化的影响、抗老化作用持续性(难挥发、难抽出)、卫生性等。一般用量0.5~3份,担当考虑持续性时有时配入5份。

在橡胶用防老剂中,使用最多的是芳香族胺类防老剂。但是,该类防老剂因有着色性即污染性而不能用于白色或明色橡胶制品。对于该情况可使用效果稍差一些的酚类防老剂。

此外芳香族胺类或酚类防老剂等的自由基链禁止型防老剂与过氧化物分解型的苯并咪唑类防老剂并用。由于协同效应能进一步提高抗氧效果。

N-异丙基-N´-苯基对苯二胺和N-苯基-N´-(1,3-二甲基丁基)对苯二胺等对苯二胺类防老剂因抗氧、抗臭氧、抗屈挠龟裂效果好,所以多用于NR和SBR等二烯类橡胶。

用作防老剂的化合物涉及面很广,酚类比较难,而本章分以下几类分别进行介绍,即:⑴萘胺类;⑵二苯胺类;⑶对苯二胺类;⑷其它胺类;⑸胺混合物;⑹喹啉类;⑺对苯二酚衍生物;⑻一元酚类;⑼多元酚类;⑽硫代双酚类;⑾受阻酚类;⑿亚磷酸酯类;⒀其它防老剂(防锈剂除外);;⒁抗铜害和金属减活剂⒂蜡类。

再看,关于防老剂的安全卫生性,初期,防老剂中含微量β-萘胺的致癌性成为问题,长期使用的羟基丁醛-α-萘胺(防老剂C)、苯基-β-萘胺(防老剂D)、防老剂D与二苯基对苯二胺(防老剂DP)的混合物(防老剂HP)已经不使用。

最近,根据日本化学物质审查法(简称化审法)的试验,指出二苯基对苯二胺(防老剂DP)的安全卫生性,要对它及其甲基取代衍生物二甲苯基对苯二胺(防老剂DTPD)的应用进行重新评价。

其它,现在对作为合成橡胶稳定剂的磷酸三壬苯酯(TNP)进行重新评价也许也是不得而已而为。因为磷酸三壬苯酯的原料是被指为环境激素(内分泌紊乱化学物质)的壬基苯酚。

5.1  

萘胺类(

Naphthylamines

5.1.1

苯基

-α-

萘胺(

phenyl-α-naphthylamine,

防老剂

A

   (1)性状  淡褐色至紫色块状或粒状。置于空气和光下变深紫色。比重1.16~1.22。熔点50℃以上。溶于苯、氯仿、乙醇,难溶于汽油,不溶于水。FDA合格品(橡胶制品)。

   (2)作用  用于NR、SBR、IR、BR、NBR、CR,特别是用于CR。熔点较低,容易分散于橡胶,能使橡胶软化,对硫化基本无影响。抗疲劳老化效果优异,因具有不易喷霜的特长,因此也用于使用彩色涂料的场合,但有严重污染性。

5.2  

二苯胺

类(

Diphenylamines

5.2.1 N-(

对甲苯基磺酰基

)-N´-

苯基对苯二胺

[N-phenyl-N´-(p-toruene-sulfonyl)p-phenylene diamine]

   (1)性状  灰色粉末。比重1.32。熔点135℃以上。溶于丙酮,微溶于苯、二氯乙烷,不溶于汽油、水。在热水和热碱中微溶。FDA合格品(橡胶制品、粘合剂)。

   (2)作用  NR、SBR、CR及胶乳用防老剂,除具有普通防老剂的作用外,还能防护由铜、锰引起的老化,而且还能给予一定的耐热性。但是,对抗屈挠疲劳无效果。分散性好,对硫化稍具活化作用。污染性较小,是用于胶布、各种淡色制品、电线被覆。

5.2.2 4,4´-(α,α-

二甲基苄基

)

二苯胺

[4,4´-(α,α-dimethylbenzyl)diphenylamine]

   (1)性状  浅灰色粉末。比重1.11。熔点90℃以上。

   (2)作用  天然橡胶、合成橡胶用反应性防老剂。具有优异的耐热、耐屈挠龟裂、耐臭氧龟裂效果。其特长是着色性、污染性小,特别对于丙烯酸脂橡胶耐热性优异。

5.2.3 4,4´-

二辛基二苯胺

(4,4´-dioctyl-dip

henylamine)

   (1)性状  白色至浅褐色粉末。熔点95℃以上。溶于石油、双酯、酮,不溶于水。

   (2)作用  用于提高氨基甲酸酯等的耐热性。用于作为聚氨酯原料的多元醇时可得到耐氧化性聚氨酯。

5.2.4

二苯胺与丙酮高温反应产物

(high temperature reaction product diphenylamine and aceton)

   (1)性状  深褐色粘稠液体。比重1.10左右。溶于丙酮、苯、乙醇、氯仿、二硫化碳,微溶于汽油,不溶于水。FDA合格品(橡胶制品)。

   (2)作用  NR、IR、BR、SBR、NBR用的兼有耐热性、耐屈挠龟裂性的防老剂。对硫化无影响,具有不喷霜的特长,但有污染性,适用于胎体和内胎。

5.2.5

二苯胺与丙酮低温反应产物

(low temperature reaction product diphenylamine and aceton)

   (1)性状  淡褐色粉末。比重1.13。熔点85~95℃。FDA合格品(橡胶制品)。

   (2)作用  NR、CR、SBR、NBR及胶乳用防老剂,可给予耐热性、耐氧化性。污染性相当小。分散性好,不喷霜,对硫化基本无影响。

5.2.6 

二苯胺和苯胺、丙酮的低温反应产物(

low temperature reaction product of diphenylamine,

     aniline and acetone

   (1)性状  深褐色粗粉末。比重1.10。软化点75~90℃。溶于苯、氯仿,难溶于乙醇、汽油,不溶于水。

   (2)作用  在二苯胺与丙酮高温反应产物的抗屈挠龟裂性上附加有耐热老化性的防老剂。多少具有污染性,但不迁移,用量3份以下不喷霜。也是黑色制品需要光泽时的抗喷霜剂。而且也用作CR和EPDM通用橡胶并用体系的抗臭氧剂。

5.2.7 

二苯胺与二异丁烯的反应产物(

reaction product of diphenylamine and diisobutylene

   (1)性状  淡褐色蜡状固体。比重0.99。熔点75~85℃。溶于苯、二氯乙烷、丙酮、汽油,不溶于水。

   (2)作用  用于NR、SBR、BR、NBR、CR,能给予优异的耐热性、耐屈挠龟裂性。遇日光后变色,但污染程度非常小。不喷霜,对硫化基本无影响。

5.2.8

辛基化二苯胺(防老剂

OD;Octylated diphenylamine

   (1)性状  淡褐色至淡灰色鳞片状或粉末。比重0.95~1.12。熔点75~100℃。溶于丙酮、乙酸乙酯、苯、二氯甲烷、四氯化碳,不溶于水。

   (2)作用  天然橡胶和各种合成橡胶用防老剂。能给予优异的耐热性、耐屈挠龟裂性。特别对于CR具有优异效果,而且污染性比其它胺类防老剂小。适用于轮胎、电线、海绵制品、床垫等。

5.2.9

取代二苯胺(

substitu

ted diphenylamine

   (1)性状  白色至淡灰色粉末。熔点96~99℃。溶于芳香族溶剂、酮、氯化溶剂,不溶于水。无味。

   (2)作用  IR、CR、NBR、EPM、EPDM及聚丙烯、聚乙烯等用的特别有效的抗氧剂。因其独特化学结构老化后不变色,兼备胺固有的抗老化力和良好的色调保持性。

5.2.10

烷基化二苯胺(

alkylated diphenylamine

   (1)性状  红棕色至黑棕色粘稠液体。比重0.95~1.05(25℃)。溶于己烷、环己烷、苯乙烯单体,不溶于水。

   (2)作用  对热和氧化老化以及屈挠龟裂有抑制作用。给予NR、SBR、NBR和胶乳以耐老化性的通用防老剂。污染性小,也极少喷霜。特别对于CR,可得到耐热性和耐侯性均优异的硫化物。

5.2.11

二苯胺衍生物(

diphenylamine derivative

日本川口化学公司有以下三种牌号产品:

①Antage OD:深棕色粘性液体。比重1.0。用于NR、SBR、BR、IR、NBR、CR,对于热、氧和屈挠龟裂都有抑制效果,也能防止由铜、锰等金属促进老化。污染性非常小,分散性好,配合量多也不喷霜。适用于胶鞋、胶布、轮胎、胶乳制品。

②Antage LDA:浅棕色至茶褐色颗粒状。比重0.99。熔点75℃以上。NR、SBR、CR等用的耐热、耐氧化、耐臭氧、耐曲挠防老剂。

③Antage DDA:淡黄色~褐色粘稠液体。比重1.09。NR和SBR、NBR等合成橡胶使用的万能型防老剂。着色性、污染性比Antage OD小,因此也是用于淡色、明色橡胶制品。因无臭无味也适用于与食物接触的橡胶制品。此外,作为未硫化橡胶的稳定剂和抗金属害剂的作用效果较高。

5.3

对苯二胺类(

p-phenylenediamines

5.3.1 N,N´-

二苯基对苯二胺(防老剂

DPPD;N,N´-diphenyl-p-phenylenediamine

   (1)性状  NR、SBR、BR、IR、NBR、CR、EPDM用防老剂。抗屈挠龟裂力极大,对抗臭氧也有效果,但喷霜倾向非常强,因此用量受限制。此外,污染性大,但对硫化无影响。一般多与苯基-β-萘胺并用。使用与轮胎、胶带、电线、工业制品。

5.3.2 N-

异丙基

-N´-

苯基对苯二胺(防老剂

4010NA;N-isopropyl-N´-phenyl-p-phenylenediamine

   (1)性状   紫灰色至紫褐色鳞片状。比重1.14。熔点70℃以上。溶于苯、丙酮、四氯化碳、乙酸乙酯、二氯甲烷、乙醇,不溶于水。FDA合格品(橡胶制品)。德国食品法人可用于牛乳管。

   (2)作用  NR、SBR、BR、IR、NBR、CR用防老剂。抗臭氧、抗屈挠龟裂、抗日光龟裂效果极佳,也用作抗铜害剂。分散性好,对硫化无影响,用量在2份以下不喷霜,但有污染性。与6-乙氧基-2,....


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