橡膠硫化劑

硫化劑是指能使橡膠分子鏈起交鏈反應的一類化學物質，屬于交聯劑的一種，在工業上又稱橋架劑。自1839年C.Goodyear發現利用硫可以使橡膠進行交聯以來，在橡膠工業中一直采用硫或硫化物作為交聯劑，這一過程稱為硫化。硫及硫化物稱為硫化劑。后來發現除硫及硫化物外，其他如某些有機過氧化物、醌類化合物、金屬氧化物、胺類化合物、樹脂類、硒、碲、醌肟化合物等均可使Chemicalbook線型橡膠分子交聯形成網狀立體結構，因此，硫化劑一詞就不只限于硫化物，而是泛指能使橡膠分子鏈起交聯作用，使線型分子形成立體網狀結構，可塑性降低，彈性和強度增加的物質均稱為硫化劑，硫化一詞也應有相應的含義。除了某些熱塑性橡膠不需硫化外，天然橡膠和各種合成橡膠都需配合硫化劑進行硫化，使橡膠的一系列物理機械性能有很大提高。以上信息由Chemicalbook的曉楠編輯整理。

分類

目前作為商品生產的硫化劑約有幾十種，按化學結構可分為下列幾類：(1)元素硫硫化劑。典型代表是硫磺，是最重要、最基本的硫化劑。采用普通硫磺—促進劑—活化劑的體系，在輪胎工業中占主導地位。不溶性硫磺，用于不噴霜的制品;(2)硫給予體硫化劑。主要品種是秋蘭姆的二硫化物或四硫化物(促進劑TT、TMTT、TETD等)以及二硫代嗎啉(硫化劑DTDM)等;(3)過氧化物硫化劑。不僅用于硫化飽和橡膠，也可用于硫化一些不飽和橡劑。有二異丙苯和二叔丁基過氧化物(硫化劑DCP、DTBP)等;(4)醌類硫化劑。主要有對醌二肟、二苯甲酰對醌二肟(硫化劑DBQD)Chemicalbook等。主要用于丁基橡膠的硫化;(5)多元胺類硫化劑。主要有三乙撐四胺、四乙撐五胺(硫化劑TETA、TEPA)等。用于丙烯酸酯橡膠和氟橡膠的硫化。使用時需添加金屬氧化物;(6)樹脂硫化劑。如對叔丁基苯酚甲醛樹脂、對叔辛基苯酚甲醛樹脂(硫化劑2402、2502樹脂)。主要用于丁基橡膠;(7)金屬氧化物。金屬氧化物常用者有氧化鋅、氧化鎂、一氧化鉛、四氧化三鉛。主要用于氯丁橡膠、氯醇橡膠、聚硫橡膠等。氧化鋅、氧化鎂等通常用作活性劑，但在氯丁、氯化丁基、羧基橡膠等膠中可作硫化劑。除上述硫化劑外，最近還出現有氨基甲酸酯類、馬來酰亞胺類、鈦酸異丙酯類硫化劑。

硫化劑反應原理

采用單質硫作硫化劑時，硫為S8的環狀結構，加熱后環被打開成為二元自由基，結構如下式：

這種二元自由基可以奪取橡膠分子α-亞甲基上的氫原子，并與橡膠加合，進行硫化。這種場合，硫并不完全離解為單質硫，而是以多硫化物的形式進行硫化。二元自由基的硫可以引發另一環狀分子開環，所以，在交聯之間的硫，是以多硫鍵為主，這種多硫交聯鍵也稱為橋鍵。利用有機硫化物進行硫化時，是以其所釋放出的活性二元基硫進行硫化，是以單硫鍵為主的交聯形式。所得硫化橡膠具有良好的耐熱、耐老化性。此外，還有居于二者之間的方式，即有效加硫方Chemicalbook式(EV系統硫化)。這種硫化方式，有居于單硫鍵與多硫鍵之間的中間特性，并且價格便宜，所以最近工業用部件，大多采用這種方式。有機硫化物主要有以下幾種：二硫化四甲基秋蘭姆(TMTD)、四硫化雙五次甲基秋蘭姆(DPTT)(TRA)、4-(2-苯并噻唑基二硫代)嗎啉、二硫化四乙基秋蘭姆(TETD)、二硫化四丁基秋蘭姆(TBTD)、四硫化四甲基秋蘭姆(TTMD)、4，4′-二硫代嗎啉、N，N-多硫代雙(二甲基胺)、N，N′-多硫代雙(二乙基胺)，環七硫代亞胺、N，N-二環己基-1，2，4，5-四硫代-3，6-二嗪等。

硫化劑的作用和用途

在天然膠中，硫化劑與硫黃配合，能防止硫化返原，改善耐熱性，降低生熱，耐老化，提高橡膠與簾子線粘合力和硫化膠模量。用于載量輪胎肩膠、緩沖層等橡膠中，可解決斜交載重輪胎肩空難題，也可用于天然橡膠的大規格厚制品及各種橡膠雜品。例如：與硫磺，促進劑MPMCZ或TMTD此引發劑并用，硫化二烯類橡膠（天然膠、丁苯膠、丁晴膠、合成異戊二烯橡膠）具有延長焦燒時間，減少發熱量，定伸強度高，抗硫化返原性優良等特點，同時，還可以增加H抽出，適用于橡膠的高溫硫化（183℃），用量為2-3phr，適用于Chemicalbook大型輪胎和加厚，加大制品。有機過氧化物特別適用于飽和及低不飽和高分子聚合物，因它們不能用硫磺交聯。與硫磺比較，其優點是硫化時間短、硫化后橡膠耐熱性好，無腐蝕、無污染、可用于透明制品、硫化后橡膠變形小、適用范圍廣;缺點是抗撕裂強度低、伸長率低、其他某些添加劑有阻礙硫化的作用、不適用于加熱空氣硫化、有臭氣、易著火、價格高。有機過氧化物主要有五類：氫過氧化物、二烷基過氧化物、二?；^氧化物、過氧酯、酮過氧化物。作為氯丁膠的硫化促進劑，能明顯地改善混煉膠的抗焦燒性能，適用于南方高溫季節加工氯丁膠用。

常見幾種硫化劑的作用

樹脂類主要用于丁基橡膠。常用者有苯酚甲醛衍生物。胺類化合物多用于氟橡膠、丙烯酸酯橡膠。主要有：三亞乙基四胺、四亞乙基五胺、六亞甲基二胺，3，3′-二氯聯苯胺和三異丙醇胺等。酯類化合物可作為丁基橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠的硫化劑。其特點是易分散、硫化速度快、硫化后的橡膠耐臭氧性和耐熱性好;缺點是易焦燒。常用者有對醌二肟、4，4′-二苯甲酰苯醌二肟、四氯苯醌、聚對亞硝基苯醌、氫醌二乙氧基醚等。助硫化劑作為多種橡膠的過氧化硫化體的助硫化劑，尤其在丁晴膠，乙丙膠以及橡膠并用體的過氧化物硫化過程中，能起到壓縮變形低，硫化速度快和耐熱Chemicalbook空氣老化的膠料。例如在NBR中，當用量為1.5phr時，壓縮變形僅為3-8%，是采用其他助硫化劑無法達到的。防焦劑用于氯磺化聚乙烯橡膠時，可與氧化鎂，季戊四醇和雙五次甲基四硫化秋蘭姆（TRA）配合，用作防焦劑；改善壓縮變形與氫氧化鈣和二苯基乙撐二胺配合組成馬來酰亞胺硫化體系，用量為2-4phr,可以大幅度地降低壓縮變形，提高耐溫性能。提高粘合強度提高橡膠與聚酰胺織物，橡膠與金屬的粘合強度，適用于直接粘合體系。無硫硫化劑，用于電纜橡膠，它可代替噻唑類、秋蘭姆等所有含硫硫化劑，解決了銅導線和銅電器因接觸含硫硫化劑生成硫化銅污染發黑的難題。

用量

用做防焦劑：0.5-1.0phr 用做硫化劑：2-3phr 

用以改善壓縮變形：1.5phr 用以提高粘合強度：0.5-5.0phr

用途 

加在橡膠中可使生膠的可塑性降低，彈性和強度增大，并能耐溶劑和化學藥品等