橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

橡膠材料-第6章橡膠的特種配合體系2024/3/25橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系許多橡膠制品，除了一般配合外，還要加入某些特種配合劑，以滿足制品的特殊性能要求:橡膠海綿制品需要用發(fā)泡劑來產(chǎn)生泡孔；為提高橡膠與骨架材料的粘合力，要在膠料中加入粘合體系配合劑；彩色橡膠制品中需配入相應的著色劑；難燃制品需加入阻燃劑或再選用難燃橡膠；導電、抗靜電的橡膠制品中還需加入導電劑、抗靜電劑；為抵消橡膠所具有的特殊氣味或其他配合劑帶來的氣味，可在膠料中加入芳香劑；為便于將橡膠制品從模具中取出，可加入或外涂脫模劑；還有防止橡膠制品發(fā)霉的防霉劑、防止膠料噴霜的防噴劑、增加填料在膠料中分散的分散劑；使不同聚合物更好地共混使用均勻劑等。

這些具有特殊功能的配合劑在橡膠的配合中也是非常重要的一部分。本章主要介紹發(fā)泡劑、膠粘劑、阻燃劑、著色劑，簡介導電劑及抗靜電劑。2引言橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

橡膠海綿制品由于具有良好的減震、緩沖、吸音、隔熱等性能，已在汽車零部件、保溫、制冷、體育健身器材、工業(yè)制品和日常生活用品等領域中廣泛應用。

一、發(fā)泡劑的分類發(fā)泡劑是一類使橡膠、塑料等高分子材料發(fā)孔的物質(zhì)，只要不與高分子材料發(fā)生化學反應，并能在一定的條件下產(chǎn)生無害氣體的物質(zhì)，原則上都可以用作發(fā)泡劑。發(fā)泡劑的分類方法主要有以下幾種：按化學組成分類、按發(fā)生氣體及分解吸放熱分類等，其中比較重要的分類方法是按化學組成分類。第一節(jié)發(fā)泡劑3橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系4橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系無機發(fā)泡劑中碳酸氫鈉(NaHC03)用得最廣，廣泛用于天然橡膠和合成橡膠的發(fā)泡，制取開孔結(jié)構(gòu)的海綿橡膠。目前，橡膠工業(yè)中廣泛采用的是含氮的有機發(fā)泡劑，其中具有代表性的有發(fā)泡劑H、發(fā)泡劑AC、發(fā)泡劑OT等。CO2、H20、N2、空氣等物理發(fā)泡劑由于無毒、價廉、來源廣，雖然使用時壓力較高、對發(fā)泡設備要求嚴，但由于環(huán)保、經(jīng)濟，正成為物理發(fā)泡劑的發(fā)展趨勢。5橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系二、發(fā)泡劑及其作用特性

物理發(fā)泡劑

物理發(fā)泡劑是一類能溶解在高聚物中，在體系的壓力降低或溫度升高時變成氣體使高聚物體積膨脹而沸騰發(fā)泡的物質(zhì)。它的優(yōu)點是不產(chǎn)生分解殘渣，不會污染及腐蝕加工設備，價廉易得。但需要在高壓下發(fā)泡的特殊設備，使用起來不方便。但由于無毒、價廉，應用有增大的趨勢。物理發(fā)泡劑有高壓和低壓兩類。

高壓發(fā)泡劑多為壓縮氣體，如丙烷、空氣、CO2、N2等。

低壓發(fā)泡劑多為揮發(fā)性液體，如水、戊烷、己烷、庚烷，二氯丙烷，氟里昂、甲醇、乙醇、異丙醇、乙醚和丙酮等。氟里昂和氯烴會破壞大氣中的臭氧層，因而目前已被禁止使用。

6橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

化學發(fā)泡劑現(xiàn)今制造橡膠海綿制品的主要方法是使用化學發(fā)泡劑，其中主要是有機發(fā)泡劑。無機發(fā)泡劑無機發(fā)泡劑中最重要、用量最大用來制備開孔海綿的發(fā)泡劑是碳酸氫鈉。它室溫下為白色粉末，相對密度為2.20，分解溫度范圍為130～180℃，分解放出水蒸氣和C02，發(fā)氣量約為267mL/g，由于分解溫度較高，單用時發(fā)氣量僅為理論發(fā)氣量的一半左右，因此應用時常配入硬脂酸、油酸等脂肪酸作助發(fā)泡劑，降低分解溫度，加快發(fā)氣速度，提高發(fā)氣量。由碳酸氫鈉發(fā)泡的海綿制品多為開孔結(jié)構(gòu)，孔徑細小、均一。在NR、CR、SBR、BR、NBR、EPDM等橡膠中的用量一般為1.0-15.0份，硬脂酸的用量為NaHC03的l％～10％。7橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系碳酸氫鈉易吸潮結(jié)塊，使用之前要注意干燥保存。碳酸氫鈉分解反應式如下。2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2此外，無機發(fā)泡劑中還有碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸鈉、亞硝酸鈉等。碳酸銨稍微加熱或遇熱水即可分解放出氨氣和C02，60℃時完全揮發(fā)，不易與橡膠混合，多用作膠乳海綿的發(fā)泡劑，其他場合很少采用。碳酸氫銨在36～60℃范圍內(nèi)分解放出氨氣和C02，發(fā)氣量為700～850mL／g，在所有發(fā)泡劑中發(fā)氣量為最大，應用時直接加入膠料中。

碳酸鈉和亞硝酸鈉不能單獨作發(fā)泡劑，應用時常加入氯化銨或硬脂酸作助發(fā)泡劑，常用作皮球或網(wǎng)球等空心制品的發(fā)泡劑，亞硝酸鈉對人體有害，使用時要小心。8橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

有機發(fā)泡劑

有機發(fā)泡劑多為能分解放出氮氣的含氮有機化合物，主要有偶氮類化合物、磺酰肼化合物、亞硝基化合物、脲基化合物、疊氮類化合物等，其中最重要、最有代表性的有發(fā)泡劑AC、發(fā)泡劑H和發(fā)泡劑OT。

氮氣無毒、無污染且具有惰性，在聚合物中的滲透性低，是一種能使大多數(shù)聚合物發(fā)泡的有效氣體。與無機發(fā)泡劑相比，有機發(fā)泡劑的發(fā)泡溫度范圍窄，發(fā)氣量大，品種多，在橡膠中易分散，加工安全，泡孔均一，一般用于閉孔海綿制品，若加入合適的助發(fā)泡劑或選擇合適的硫化條件，也可產(chǎn)生開孔結(jié)構(gòu)。9橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系發(fā)泡劑AC發(fā)泡劑AC(或ADCA、ADC)化學名稱為偶氮二甲酰胺，是偶氮類發(fā)泡劑中最常用的一種。分解溫度在205～215℃，分解放出N2、CO、NH3、C02等氣體，發(fā)氣量為220mL／g左右，是一種黃色結(jié)晶粉末，無毒，無臭味，不污染，不變色，不吸水，貯存穩(wěn)定，無火災危險，在橡膠中易分散，對橡膠和配合劑無反應。分解時需加入助發(fā)泡劑如水、表面處理的尿素、ZnO、硬脂酸鋅、辛酸鋅、丙二醇、乙醇胺、苯二甲酸、有機金屬化合物及甘油等降低分解溫度，其中以ZnO及有機鋅鹽最有效，分解溫度可降低至140～180℃，尿素次之。因分解時釋放出一定量的CO氣體，在大批量生產(chǎn)時要注意通風以防中毒。發(fā)泡劑AC主要用于閉孔海綿橡膠制品，用量一般為2％-10％。發(fā)泡劑AC分解反應式如下。10橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系11橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

發(fā)泡劑H

發(fā)泡劑H(又稱發(fā)泡劑DPT、BN)為最常用的亞硝基類發(fā)泡劑之一，化學名稱為二亞硝基五亞甲基四胺，發(fā)孔力強，發(fā)氣量大，分解溫度190-205℃，若膠料中有硬脂酸存在，分解溫度可下降至130℃左右，分解放出NH3、N2、HCHO、CO、C02、H2O等，發(fā)氣量260-275mL／g。發(fā)泡效率高，泡孔不塌陷，單用時分解溫度高，泡孔細小，一般要加入助發(fā)泡劑如重氮氨基苯或尿素，可降低分解溫度；也可將發(fā)泡劑H、明礬和蘇打按11／25／45的比例并用，獲得較好發(fā)泡效果。其缺點是易燃，與酸霧接觸能起火，單用時發(fā)熱量大，易使發(fā)泡體中心燒焦，有臭味，加入尿素可克服．發(fā)泡劑H的常用量為2-10份。其分解反應式如下。12橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系13橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

發(fā)泡劑OT

結(jié)構(gòu)式中含有-S02-NHNH2基團的化合物稱為磺酰肼類化合物，加熱時一般放出N2和H20，有酸性殘渣。這類發(fā)泡劑中效果最好的是發(fā)泡劑OT(或OB、OBSH)，它是一種白色至淡黃色粉末，無味，無毒，無污染，分解溫度161℃，發(fā)氣量313mL／g，所發(fā)泡孔細小均一，在橡膠中易分散，對CR有活化作用，對其他橡膠有遲延硫化作用，宜用于淺色海綿制品；用量為1～15份，有時與NaHCO3并用。其結(jié)構(gòu)式及分解式如下。其他常用的化學發(fā)泡劑如表6-1所示。14橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

15橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

復合發(fā)泡劑

復合發(fā)泡劑是以AC、H、OT或無機發(fā)泡劑為主要原料，將一種或多種發(fā)泡劑與相關的助發(fā)泡劑復配而成。由于無機發(fā)泡劑在發(fā)泡過程中多是吸熱的，有機發(fā)泡劑在發(fā)泡過程中是放熱的，因此復合型發(fā)泡劑的一個發(fā)展趨勢是將這兩類發(fā)泡劑進行復配。三、橡膠的發(fā)泡原理及影響因素固體橡膠發(fā)泡生產(chǎn)橡膠海綿，其原理是在選定的膠料中加入發(fā)泡劑或再加入助發(fā)泡劑，在硫化溫度下發(fā)泡劑分解釋放出氣體，被膠料包圍形成泡孔，使膠料膨脹形成海綿。決定并影響泡孔結(jié)構(gòu)的主要因素有：發(fā)泡劑的發(fā)氣量;氣體在膠料中的擴散速度;膠料的粘度以及硫化速度。其中最關鍵的是發(fā)泡劑發(fā)氣量、產(chǎn)生氣體的速度和膠料的硫化速度的匹配。16橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

發(fā)泡劑的發(fā)氣量和分解速度發(fā)泡劑的發(fā)氣量是指單位質(zhì)量的發(fā)泡劑完全分解所釋放出的氣體在標準狀態(tài)下的體積，單位為mL／g。發(fā)泡劑的分解速度是指在一定溫度下，一定質(zhì)量的發(fā)泡劑單位時間分解釋放出的氣體量。

通常是將發(fā)泡劑放入一定溫度的惰性分散劑(如DOP或礦物油)中，加熱一段時間，收集放出的氣體，繪制氣體體積(換算為標準條件下的體積)隨加熱時間的關系曲線(如圖6-1)，由曲線的斜率可得到該溫度下發(fā)泡劑的分解速度，分解完全后的氣體總體積除以發(fā)泡劑的質(zhì)量就得到發(fā)泡劑的發(fā)氣量。17橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系18橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

發(fā)泡劑的分解速度與膠料硫化速度匹配的分析發(fā)泡劑的分解曲線與膠料的硫化曲線匹配示意圖如6-2所示。圖6-2中曲線6是硫化曲線，A為焦燒點，D為正硫化點。

在A點之前，膠料尚未交聯(lián)，若此時發(fā)泡劑分解(曲線1)，釋放出的氣體會很容易從粘度很低的膠料中逸出，硫化后則無泡孔產(chǎn)生；若發(fā)泡劑在熱硫化前期(AB段)分解(曲線2)，由于膠料已開始交聯(lián)，膠料的粘度上升，但仍較低，泡孔孔壁較弱易破裂，形成開孔結(jié)構(gòu)；如果在熱硫化中期(BC段)發(fā)泡(曲線3)，由于膠料已有適當?shù)牧蚧扯容^高，孔壁較強不易破裂，有較多的閉孔結(jié)構(gòu)生成；在熱硫化的后期(CD段)發(fā)泡(曲線4)，膠料已大部分交聯(lián)，粘度很高，發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氣體擴散困難，被交聯(lián)網(wǎng)束縛住形成閉孔結(jié)構(gòu)且泡孔較小；若在D點或D點以后階段發(fā)泡(曲線5)，這時膠料已全部交聯(lián)，粘度太高，不能發(fā)泡。19橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系★★20橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系要實現(xiàn)兩者的匹配，選擇發(fā)泡劑品種和膠料硫化體系是關鍵。具體方法有兩種：

根據(jù)硫化溫度選擇分解溫度與之相適應的發(fā)泡劑，然后再根據(jù)發(fā)泡劑在該硫化溫度下的分解速度來調(diào)整膠料硫化速度，如采用遲效性促進劑和其他促進劑并用硫化體系，可采用調(diào)整促進劑的用量來調(diào)節(jié)硫化速度；在硫化體系確定的情況下，根據(jù)硫化速度選擇發(fā)泡劑品種及合適的粒徑。發(fā)泡劑的粒徑也是決定發(fā)泡劑分解速度的最重要因素之一。粒徑減小，粒子的比表面積增大，熱傳導效率提高，分解速度加快，因此可通過選擇合適的發(fā)泡劑粒徑來調(diào)節(jié)發(fā)泡劑的分解速度與膠料硫化速度之間的平衡。此外，嚴格控制發(fā)泡劑的粒徑分布是獲得均勻泡孔的關鍵。發(fā)泡劑AC的平均粒徑在2～15μm之間，不同粒徑范圍的發(fā)泡劑AC，使用條件如表6-2所示。21橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系22橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系助發(fā)泡劑的影響分解溫度高于橡膠加工溫度范圍的發(fā)泡劑，應用時要加入一些化學物質(zhì)來降低其分解溫度，使其分解溫度與橡膠硫化溫度相一致或增加其在硫化溫度下的發(fā)氣量。這些化學物質(zhì)稱為助發(fā)泡劑。

助發(fā)泡劑對發(fā)泡劑的影響可用助發(fā)泡劑的相對有效性來表示。助發(fā)泡劑的相對有效性用低于發(fā)泡劑分解溫度的某一溫度下，一定時間內(nèi)，使該發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氣體量來衡量。以發(fā)泡劑AC為例，衡量標準如表6-3所示。不同助發(fā)泡劑對發(fā)泡劑AC和OT的相對有效性如表6-4所示。23橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系24橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系對發(fā)泡劑AC，許多物質(zhì)均可降低其分解溫度:

其中以ZnO及鋅鹽最有效(如圖6-3)，可使AC的分解溫度降低至140℃左右。對發(fā)泡劑OT，尿素和三乙醇胺是很好的助發(fā)泡劑，可使分解溫度降低至125～170℃范圍，但兩者同時也促進橡膠硫化。另外，二苯胍對發(fā)泡劑OT也有一定的助發(fā)泡作用。酸性防焦劑、促進劑、硫化活化劑、脂肪酸和松香酸均可降低發(fā)泡劑H的分解溫度，其中鄰苯二甲酸酐、尿素的效果最好。使用鄰苯二甲酸酐作助發(fā)泡劑時，發(fā)泡劑分解放出氨氣，對某些產(chǎn)品不利。使用尿素時，要對尿素表面進行活化處理，以提高其在膠料中的分散性。25橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系26橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系助發(fā)泡劑對發(fā)泡劑的影響，除了能降低其分解溫度外，還會影響發(fā)泡劑的分解速度。助發(fā)泡劑對發(fā)泡劑AC分解速度的影響如圖6-4所示。另外，助發(fā)泡劑的粒徑越細，對發(fā)泡劑的相對有效性越強。助發(fā)泡劑的粒子越細，比表面積越大，與發(fā)泡劑粒子接觸的面積越大，因而反應速度越快，可使發(fā)泡劑在較短的時間內(nèi)獲得較高的發(fā)氣量。27橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系膠料粘度的影響膠料粘度影響氣體在膠料中的擴散速度。粘度太低，氣體擴散太快，易逸出，不能使橡膠發(fā)泡；若粘度太高，限制氣體膨脹，泡孔內(nèi)壓大，孔徑細小，甚至不能發(fā)泡。如要制取開孔結(jié)構(gòu)的海綿，膠料的粘度宜低一些，若制取閉孔海綿，膠料的粘度宜高一些。用于發(fā)泡的膠料門尼粘度一般控制在30～50之間，通常在膠料中加入10～30份軟化劑來降低膠料的門尼粘度。

溫度的影響由于橡膠發(fā)泡和硫化是在同一過程中進行的，因此發(fā)泡劑的分解溫度范圍應與橡膠硫化溫度一致，才能形成理想的泡孔結(jié)構(gòu)。因此橡膠發(fā)泡和硫化有一個最佳溫度范圍。28橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

混煉的影響

發(fā)泡劑在膠料中的分散情況和加料順序也會影響橡膠的發(fā)泡。發(fā)泡劑的分散性影響泡孔孔徑的均勻性及制品的性能，因此要求發(fā)泡劑盡可能地均勻分散在膠料中。

對于分解溫度較高、貯存穩(wěn)定、粒子較細的發(fā)泡劑，混煉時應先于各種配合劑加入膠料中，薄通幾遍后再加入其他配合劑混煉。

對于分解溫度高，粒子較粗的發(fā)泡劑，可與固體配合劑一起加入膠料中混煉；對于分解溫度低，貯存不穩(wěn)定的發(fā)泡劑，宜在混煉快結(jié)束時或在薄通時加入，以減少發(fā)泡劑的損失；

對液體發(fā)泡劑，可將其制成膏狀物加入，提高其在膠料中的分散度。29橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

四、海綿橡膠的泡孔結(jié)構(gòu)和性能特點海綿橡膠的泡孔結(jié)構(gòu)是決定制品性能的主要因素。對各種海綿橡膠，其泡孔結(jié)構(gòu)可歸納為三種：開孔結(jié)構(gòu)、閉孔結(jié)構(gòu)和混合孔結(jié)構(gòu)。

開孔結(jié)構(gòu)開孔海綿橡膠，泡孔互相連接在一起，泡孔之間的壁是不完全封閉的，氣體可在泡孔之間自由通過，如圖6-5(a)所示。這種海綿橡膠具有較低的回彈性、較高的壓縮永久變形、較差的力學性能、較差的保溫隔熱性能、較高的吸水性和較小的表觀密度。開孔海綿橡膠廣泛應用于減振、緩沖、吸音等場合，如可用作地毯底襯、緩沖墊、膠墊、拳擊手套、隔音材料等。30橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系31橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

開孔海綿橡膠一般是由加入膠料中無機發(fā)泡劑(如NaHO3)在硫化溫度下分解釋放出C02氣體后形成的。在硫化發(fā)泡時，一般在膠料表面貼一層布面，以便于發(fā)泡膨脹時氣體逸出，所以開孔海綿橡膠制品的表面常有布紋壓痕。生產(chǎn)時一般是先將膠料模壓成片狀、條狀的海綿，然后切割成所需要的制品。32橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系閉孔結(jié)構(gòu)閉孔海綿橡膠的泡孔無開口，泡孔之間有完整的孔壁，由發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氣泡離散分布在橡膠基質(zhì)中，泡孔中的氣體不能自由出入泡孔，制品的表面有一層致密的橡膠結(jié)皮。閉孔海綿橡膠的結(jié)構(gòu)如圖6-5(b)所示。因此閉孔海綿橡膠具有較低的吸水性、較高的回彈性和良好的保溫隔熱性能，表觀密度比開孔海綿略高。閉孔海綿橡膠一般是由能分解釋放出氮氣的有機發(fā)泡劑在合適的粘度和硫化體系的膠料中發(fā)泡形成的，多用于水上漂浮制品、緩沖器材、保溫隔熱材料、體育器材等，如漁網(wǎng)的浮子、空調(diào)和加熱器的保溫管、各種封口、密封圈、墊圈、棒球等。生產(chǎn)時一般通過模壓或擠出成型硫化，先制成片狀、條狀、管狀及其他形狀，然后根據(jù)要求切割或沖切成制品。產(chǎn)品的切割面有泡孔，非切割面無泡孔?；旌峡缀＞d是既有開孔又有閉孔混合結(jié)構(gòu)的海綿，見圖6-5(c)。33橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系五、海綿橡膠的制造方法在生產(chǎn)橡膠海綿時，一般是先將膠料模壓或擠出成片狀、條狀或其他形狀的海綿材料，然后切割成所需要的制品。目前主要有三種加工方法：常壓模壓、高壓模壓和連續(xù)擠出。常壓模壓加工

海綿橡膠的常壓模壓加工，是將含有足夠發(fā)泡劑的混煉膠料放入模腔內(nèi)，然后硫化發(fā)泡。注意膠料不要填滿模腔，留一部分空間供膠料發(fā)泡膨脹，模腔上方要開有排氣孔，以便橡膠膨脹時將模腔上方的空氣排出。加入膠料前，先在模腔內(nèi)壁墊一塊布片或涂一層滑石粉，硫化時可將下部膠料逸出的氣體排出。常壓模壓發(fā)泡時要求膠料的粘度較低，使膠料在模腔內(nèi)流動性好，容易膨脹。34橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系高壓模壓加工高壓模壓法制海綿橡膠一般分預硫化和終硫化兩個階段完成。

(1)預硫化階段像傳統(tǒng)的干膠模壓硫化那樣，將含有發(fā)泡劑的膠料裝滿模腔，合模后在135-145℃下加壓預硫化25～35min，然后卸壓。由于模腔被膠料填滿，合模后模腔被封閉，隨著硫化的進行，發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氣體量增大，使氣泡內(nèi)的壓強逐漸增大。卸壓時，由于外壓的解除，氣泡內(nèi)的高壓使氣泡迅速在未完全交聯(lián)的膠料中膨脹，產(chǎn)生細小的閉孔海綿。35橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

必須注意，在開模卸壓時一定要迅速、順暢、完全，模具的模腔壁要設計15°的傾角，便于制品脫模；卸壓時平板硫化機的各部件活動要順暢，使膠料完全自由膨脹。如果膠料在膨脹的過程中受到阻礙，制品可能會歪曲或開裂。(2)終硫化階段將預硫化的海綿半成品放到烘箱或更大的模具內(nèi)，在高于預硫化溫度15～25℃的條件下再硫化60-90min，使海綿制品完全硫化和膨脹，穩(wěn)定至最終尺寸。終硫化具體的溫度和時間由制品的厚度確定。需要注意的是，海綿鞋底膨脹至最終尺寸是在第一個階段完成，而第二階段是將模壓后的海綿鞋底在100-121℃下熱處理10～24h，穩(wěn)定尺寸。如果不穩(wěn)定尺寸，在使用時制品會過分收縮而變形。36橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

連續(xù)擠出加工

該方法是橡膠工業(yè)中制備海綿制品最有效、最經(jīng)濟的加工方法，是將含有發(fā)泡劑的膠料通過擠出機擠出或用壓延機壓成一定厚度的膠片，然后將擠出半成品或壓延膠片連續(xù)通過熱空氣爐或液體硫化介質(zhì)，微波爐、沸騰床等連續(xù)硫化設備發(fā)泡、定型。擠出的閉孔海綿型材可用于汽車密封條、建筑墊片、管道保溫層等場合。EPDM、CR、SBR、NBR等橡膠以及它們的共混物，可采用這種方法制造海綿制品。由于管道保溫層要求耐燃，所以NBR／PVC共混物發(fā)泡劑用得最多。37橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系六、海綿橡膠制品的性能檢測海綿橡膠制品由于其具有多孔結(jié)構(gòu)的緣故，不能采用一般橡膠制品的物理機械性能來表征其質(zhì)量。海綿制品通常采用的檢測項目有硬度、彈性、視密度以及孔徑的大小和孔數(shù)等。

硬度的測定采用海綿橡膠硬度計(如德國Zwick型)測量一定壓力作用下圓柱體沉入試樣的深度，按式(6-1)計算。

式中H-硬度，N／cm3

；P-作用于試樣的壓力，N(P＝49N)；S-圓柱體的底面積，cm2(S＝1cm2)；h-圓柱體的下沉量，cm。

38橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系測試步驟是先讓硬度計上的圓柱體與厚度為2.0～2.4mm的片狀試樣表面接觸(接觸壓力為0.49N)，調(diào)整千分表指針為零，加49N的力壓試樣30s，記錄千分表指示的圓柱體的下沉量。同一試樣，測三點，取平均值。

彈性測試方法與硬度相似?；驹硎怯猛饬A柱體壓入試樣，觀察除掉外力后試樣變形恢復的程度。具體方法是分別測量49N的壓力壓30s和除掉外力后30～60s硬度計上圓柱體沉入試樣的深度h1和h2，按式(6-2)計算結(jié)果。

式中θ—海綿橡膠的彈性，％；h1—在負荷壓力下圓柱體沉入試樣的深度，mm；

h2--除掉負荷壓力后圓柱體沉人試樣的深度，mm。同一試樣，測三點，取平均值。39橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

表觀密度的測定表觀密度是衡量海綿發(fā)孔情況的重要指標，采用規(guī)格20mm×20mm×2mm的試樣，用精度為0.0001g的天平稱量，按式(6-3)計算表觀密度。式中ρa-表觀密度，g／cm3

；W-試樣在空氣中的質(zhì)量，g；V-試樣的體積，cm3

。

孔徑和孔數(shù)這是一個參考指標，通常把測定表觀密度用的試樣置于顯微鏡下測定最大孔徑和最小孔徑(以mm為單位)，并計算單位面積中孔的個數(shù)。40橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系強度性能的測定IS01798提議采用厚度為10～15mm的啞鈐形試片測試，但裁片時試樣易變形。前蘇聯(lián)標準FOCTll721中提出采用底面積為(10.00±0.25)cm2，適當高度的圓柱形試樣，以(200±10)mm／min拉伸速度，作強度性能測試，測定拉伸強度和伸長率。七、配方舉例乒乓球拍用橡膠海綿的一種配方如下(單位：份)。天然橡膠100，促進劑TMTD3，凡士林15，氧化鋅5，白炭黑30，白油膏30，硬脂酸3，碳酸鎂15，水楊酸1.5，硫黃2，碳酸鈣15，顏料(黃色)適量，防老劑MBl，發(fā)泡劑H4.5。硫化條件：144℃×3.5min。41橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

在橡膠工業(yè)中，許多橡膠制品，如輪胎、膠管、膠帶、膠鞋、減震及某些密封制品等，都含有纖維、鋼絲及其他金屬等增強骨架材料。橡膠與骨架材料之間的粘接十分重要，它們之間粘合水平?jīng)Q定了產(chǎn)品的性能和使用壽命，因此粘合體系也是非常重要的特種配合體系。一、粘合體系的分類及幾個術(shù)語的含義粘合又稱粘接、膠接、粘著等，是指將兩個材料或物件(可同種，也可不同種)粘在一起的過程。關于起粘合作用物質(zhì)的名稱有多種，如增粘劑、膠粘劑、粘合劑、粘接劑等。本章所用術(shù)語意義如下。

增粘劑是指添加于橡膠、塑料或膠粘劑中的配合劑，主要用于制品成型操作，提高未硫化膠之間的粘合性。

膠粘劑是指使將兩種或兩種以上的制件(或材料)連接在一起的一類物質(zhì)，多是膠液或膠膜形式。第二節(jié)粘合體系42橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系它們的使用往往是涂在清潔的被粘表面上，待溶劑揮發(fā)完了，將兩被粘物壓緊或再加熱硫化等，完成粘合，膠布制品和膠鞋業(yè)使用膠粘劑較多。

直接粘合劑是指直接配入膠料中的配合劑，在硫化時使被粘表面之間產(chǎn)生化學鍵合或強烈的物理吸附，形成牢固界面層，主要用于含骨架材料的復合制品如輪胎、管、帶、油封等。這個范圍的物質(zhì)種類繁多，應用廣泛，分類方法不一，而名詞也多，本章把它們統(tǒng)稱為粘合劑。下面僅就橡膠工業(yè)領域中應用的粘合劑進行分類。43橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系44橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系二、粘合的基本原理粘合劑粘接兩種材料時:首先粘合劑要與被粘物表面充分接觸;其次粘合劑被粘物之間要形成足夠的粘附力才能形成牢固度符合要求的粘合界面。

固體的表面特征由于固體表面分子力場不平衡，所以有表面能。不同類型固體表面能不同。表面能從高到低依次為：共價固體(如金剛石)>金屬固體(如金屬)>離子固體(如CaCO3)>范德瓦爾斯固體(如橡膠、纖維)。高表面能固體對低表面能的物質(zhì)有吸附性，所以金屬骨架或無機填料表面易吸附水分、油污、塵埃等，會影響粘合或分散。除了吸附因素外，液體粘合劑在被粘固體表面上是否能充分接觸還與潤濕密切相關，能否潤濕由它們之間的接觸角α決定。45橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

當α＝0°時能充分鋪展，很好潤濕；α<90°為可潤濕；當α>90°時不能潤濕；α＝180°時完全不潤濕。當同屬親水或親油類物質(zhì)時，它們接觸時α一般會小于90°，即潤濕；當一個親油一個親水，往往α大于90°不潤濕。此外，固體表面粗糙，微觀凹凸不平，存在著很多空穴、毛細管以及開孔，而纖維宏觀結(jié)構(gòu)就比較疏松，有大量縫隙可被膠粘劑或膠擠入。被粘物表面的這些特征均有利于粘合的進行。46橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

粘合形成過程一般來說，粘合的過程則包括被粘物表面處理、涂粘合劑、合攏，固化等。

在粘接之前，由于高能表面往往會吸附有水分、灰塵或被抹上油污，所以通常要對被粘物表面進行適當?shù)奶幚怼饘俦砻娉Ｓ脟娚?、堿洗、酸洗等方法進行處理，對非金屬表面要用打磨方法進行處理，纖維干燥處理后的表面要保持清潔及于燥狀態(tài)。然后將準備好的粘合劑在要求條件下均勻涂敷在被粘物表面上，粘合劑在被粘物表面擴散、流變、滲透，再將被粘材料合攏，在一定的條件(壓力、時間、溫度)進行固化。當粘合劑分子與被粘物表面的距離小0.5nm時，則會彼此吸引，產(chǎn)生范德瓦爾斯力或形成氫鍵、化學鍵(包括共價鍵、配位鍵、離子鍵等)，加上滲入被粘物表面孔隙中的粘合劑固化后形成的大量嚙合膠粘劑勾子，從而完成了粘合過程。47橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

粘合理論目前關于粘合機理的觀點主要有機械理論、吸附理論、靜電理論、擴散理論和化學鍵理論等。其中化學鍵合應該是最主要的。機械理論這種觀點把粘合看作是粘合劑和被粘物間純機械嚙合或鑲嵌作用。

這種理論不能解釋表面化學性質(zhì)的改變對粘合強度的顯著影響和沒有一種能粘合各種材料的“萬能膠”這樣一些實際問題。但該理論提供了一種提高粘合效果的方法，如對被粘表面進行打磨等粗化處理。

當然打磨處理并不是完全為了提高機械嚙合力，還有如制得清潔表面、形成高活性表面、增大接觸面積等作用。48橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系吸附理論該理論認為粘合作用是粘合劑和被粘物分子在界面上接觸并產(chǎn)生次價力引起的。粘合過程分兩個階段：第一階段是液態(tài)粘合劑分子借助布朗運動向被粘物表面擴散并逐漸靠近被粘物表面，壓力和加熱有利于該過程的進行；第二階段是產(chǎn)生吸附作用，當粘合劑分子與被粘物表面的分子間距離接近至0.5nm時，次價力(如范德瓦爾斯力或氫鍵)便開始起作用，并隨距離的進一步減小而增至最強。認為這是粘合力的主要組成之一。該理論把粘合作用歸結(jié)為物理吸附，并不普遍適合。因為物理吸附力并不牢固，而有些粘合卻非常牢固。49橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系靜電理論靜電理論的實驗依據(jù)是在干燥的環(huán)境中，從被粘金屬表面快速剝離膠膜時有放電聲和發(fā)光現(xiàn)象。該理論把粘合界面看成一個電容器，界面兩側(cè)的粘合劑與被粘物表面相當于電容器的兩個極板，粘合作用就是由兩個極板間正、負電荷的相互吸引引起的。雖然粘合作用中確有靜電力存在，但靜電作用仍不是產(chǎn)生粘合作用的必要條件。因為它無法解釋屬性相同或相近的物質(zhì)間以及非極性物質(zhì)間的粘合作用。50橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

擴散理論該理論認為高聚物的互粘和自粘是由于大分子鏈或鏈段的擴散作用使兩相粘接體系之間形成了強有力的結(jié)合作用。

熱塑性塑料的焊接和溶劑粘接都可看作是聚合物分子之間相互擴散產(chǎn)生粘合的結(jié)果。該理論僅適用于分子能移動并具有相容性的鏈狀高聚物之間的粘合，在解釋自粘和相容性好的兩種聚合物之間的互粘現(xiàn)象上很成功，但對相容性不是很好的不同聚合物之間的粘合作用還不能做完美的解釋，對聚合物與金屬的粘合則無法解釋。51橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系化學鍵理論該理論認為互相粘接的兩相材料之間是通過在粘接界面上兩種分子之間產(chǎn)生化學鍵結(jié)合才能獲得牢固的粘合。這種理論已被多種實驗事實所證實，如鍍黃銅金屬與橡膠的粘合，聚酯纖維、橡膠、金屬與橡膠之間通過異氰酸酯粘接，橡膠與玻璃纖維通過硅烷偶聯(lián)劑類粘合劑粘接等。52橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系三、常用的粘合方法增粘劑的應用

在多部件制品如輪胎的成型過程中，未硫化半成品表面必須具有一定的粘性或初始粘附力，才能將制品的各個部件通過粘貼結(jié)合成一體。如果膠料缺乏粘性，尤其是合成橡膠膠料，在成型時會因缺乏粘性引起部件粘貼部位脫開。

配用增粘劑，可除去傳統(tǒng)的刷汽油或涂漿工藝，不僅改善環(huán)境，而且還能提高缺粘的合成橡膠的應用比例，確保多部件制品質(zhì)量。53橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

常用的烷基酚醛樹脂之所以能增加未硫化膠的粘性，是由于分散在膠料的烷基酚醛樹脂結(jié)構(gòu)中的酚羥基之間形成氫鍵網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)(如圖6-6)而增加了膠料的內(nèi)聚強度。這類樹脂自身具有氫鍵作用。當混煉溫度升高到相當于樹脂的軟化點，樹脂的氫鍵結(jié)構(gòu)被破壞，樹脂熔化，塑化了的橡膠就作為一種流動載體，將增粘劑分子均一分布于膠料并帶至表面，當兩個這樣的膠片接觸便可粘為一體。

烷基酚醛樹脂在膠料中除了起增粘劑作用外，還起增塑劑作用。54橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系55橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系橡膠膠粘劑制造及應用膠粘劑的制造橡膠膠粘劑有單組分和雙組分之分。單組分的通常是以橡膠(干膠或膠乳)、樹脂為主要粘料，配合增粘配合劑或偶聯(lián)劑、固化劑、促進劑、填料或溶劑等加工成一種粘稠狀液態(tài)混合物，其制造過程中經(jīng)常加極性的樹脂以提高粘合效果。

例如：溶劑型氯丁橡膠膠粘劑的配方：氯丁橡膠(LDJ-240)100份，2402樹脂45份，氧化鎂6份，氧化鋅5份，防老劑D2份，甲苯158份，乙酸乙酯158份。制備方法：將氯丁橡膠在30～40℃塑煉后，在煉膠機上依次加入防老劑、氧化鎂、氧化鋅和2402樹脂，混合均勻后按5mm厚度下片，切塊。將溶劑和膠塊加入攪拌機，緩慢攪拌直至成為均一膠漿。該膠粘劑主要用于帆布與不銹鋼粘接。56橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系膠粘劑的粘合機理膠粘劑的粘合機理有三種理論解釋，即吸附理論、靜電理論和擴散理論。膠粘劑的應用膠粘劑主要用于兩相固體表面間的粘接，通常采用噴、涂、貼等工藝達到粘合目的。膠粘劑粘合工藝過程一般包括被粘物表面處理、涂膠、晾置、膠合、固化等，比較復雜，影響因素多，因此必須按照正確的工藝進行粘合。57橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系直接粘合體系的應用及原理

直接粘合法是指將粘合助劑直接加入膠料中，通過硫化使其界面產(chǎn)生鍵合實現(xiàn)粘合的方法。常用的直接粘合體系主要有間甲白、有機鈷鹽、間甲白／有機鈷鹽、間甲白／有機鈷鹽／過硫化穩(wěn)定劑HTS、間甲白／有機鈷鹽／后硫化穩(wěn)定劑／Si-69、有機鈷鹽／白炭黑、三嗪等體系。防老劑BLE在起防護作用的同時能提高橡膠與鋼絲的粘合；有機酸鈷鹽在粘合橡膠與鍍黃銅或鍍鋅鋼絲簾線或繩時起粘合促進劑的作用。58橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系間甲白直粘法間甲白直粘體系是由：甲醛給予體(六亞甲基四胺，HMT)或亞甲基給予體(如六甲氧基甲基蜜胺，HMMM);單體間苯二酚或樹脂型間苯二酚給予體;白炭黑。三組分粘合體系，又稱HRH體系。適合于人造絲、尼龍、維尼龍、聚酯紡織物，如簾布、布、線繩等以及鍍黃銅、鍍鋅或未鍍鋼絲簾線等骨架材料與橡膠的粘合。粘合機理：間苯二酚作為亞甲基(-CH2-)接受體，HMT為亞甲基給予體，在硫化溫度下，亞甲基與間苯二酚發(fā)生化學反應生成低聚且有繼續(xù)反應能力的酚醛樹脂粘合劑。

酚醛樹脂中的羥甲基和羥基與纖維表面的羥基、氨基發(fā)生縮合反應或形成氫鍵，使其與被粘的纖維表面產(chǎn)生了化學鍵合。59橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

酚醛樹脂中的羥基和羥甲基在加熱條件下一般認為能生成一種亞甲基醌中間體，與橡膠大分子中活潑的α-亞甲基反應，與橡膠一面產(chǎn)生了化學鍵合或使橡膠交聯(lián)，結(jié)果使橡膠與紡織物形成化學鍵合的界面而牢固粘合；與金屬表面粘合時，因為酚醛樹脂中的羥基和羥甲基是一種極性基團，與金屬表面的羥基或極性氧化物產(chǎn)生鍵合，從而將橡膠與金屬牢固地粘合在一起。組分中白炭黑是一種粘合增進劑，白炭黑表面酸性的硅醇基起著改善膠料對纖維或金屬表面潤濕吸附性的作用及催化間甲粘合樹脂生成的作用，同時由于白炭黑的酸性，遲延了硫化反應，使膠料保持較長時間的流動性，使硫化反應與粘合反應同步，因而可提高橡膠與纖維或金屬的粘合。60橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

HRH體系的優(yōu)點：能夠控制粘合反應的歷程，使橡膠的硫化反應和粘合反應協(xié)調(diào)一致，膠料的耐熱氧老化性好，過硫性小。

HRH體系的缺點：混煉時分散困難，易噴霜，高溫時間苯二酚易冒白煙，危害人體健康，污染環(huán)境；促進劑HMT對皮膚有刺激作用，還會降低膠料的焦燒安全性，膠料的耐蒸氣老化性差，因而應用受到限制。為此，又開發(fā)了一些新型的間甲直粘體系，如亞甲基接受體型的粘合劑RS(間苯二酚與硬脂酸的摩爾比為1：l的共熔物)、粘合劑RE(間苯二酚與乙醛的摩爾比為2：l的低聚縮合物)、RS-11、R-80等；亞甲基給予體型的粘合劑HMMM、RA等；包含接受體和給予體的有RH(間苯二酚與促進劑H物質(zhì)的量的比為1：1的絡合物)；混合型的粘合劑RL(粘合劑A與間苯二酚等物質(zhì)的量的比的溶解物)等。61橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

間甲白直接粘合膠料配方，例：NR100份，ZnO3.0份，硬脂酸2.0份，次磺酰胺類促進劑1.0份，F(xiàn)EF40份，防老劑A1.0份，高芳油6.0份，白炭黑15份，間苯二酚2.5份，促進劑H1.6份，硫黃2.5份。間甲白膠料混煉時，溫度應控制在120℃以下，防止焦燒。硫化溫度應在150℃以上，如用間甲直接粘合劑時，應在混煉的后期加硫黃之前加入。三嗪體系該體系是20世紀70年代發(fā)展起來的新型單組分直粘體系，比鈷鹽類耐熱，比間甲白簡單，有較高的耐屈撓龜裂性，消除了使用間苯二酚的弊端，在膠料中易分散，不噴霜，焦燒安全性好，可用于NR、NBR、IR、EPDM等橡膠與鍍黃銅的各種金屬、45號鋼、A3鋼以及聚酯和尼龍的直接粘合，也可用于制造輪胎、輸送帶、膠管、膠輥、護舷、減震器等橡膠金屬復合制品中。

62橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系式中，X為羥基、氨基、鹵素原子；Y為巰基或氯原子；Z為氨基。其代表物是2-氯-4-氨基-6(間羥基苯氧基)-l，3，5均三嗪，商品名為粘合劑SW(或TAR)，均三嗪結(jié)構(gòu)與苯相似，整個分子形成共軛結(jié)構(gòu)，苯氧基上的電子云向氧原子的鄰、對位轉(zhuǎn)移，使電子云密度增加，膠料中或金屬表面如有親電試劑存在，就容易在苯氧基鄰對位發(fā)生親電反應，從而使橡膠與金屬粘合。用作粘合劑的均三嗪衍生物結(jié)構(gòu)為63橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系鈷鹽促進粘合體系

純鈷是除黃銅之外唯一能同NR粘合得很好的金屬。有機鈷鹽如環(huán)烷酸鈷、硬脂酸鈷、松香酸鈷、乙酸鉆、硼?；@等，則能增進NR、BR等橡膠與黃銅或鋼絲簾線的粘合。關于鈷鹽促進粘合的機理，目前還不十分清楚。有人認為在橡膠與鍍黃銅金屬粘合時，加入的鈷鹽能促進活性硫化亞銅CuxS的生成，CuxS是橡膠與鍍黃銅的主要粘合界面層。在硫化溫度下，膠料硫化反應必須與粘合反應協(xié)同進行。反應歷程如下。64橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系65橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系兩種反應協(xié)同進行可通過控制硫黃量、硫化亞銅CuxS的生成速率及黃銅層的銅鋅比來達到。為滿足硫化和粘合兩個反應對硫黃的需要，硫黃的配合量要高(一般5～7份)，同時配用遲效性促進劑。硫化亞銅CuxS的生成速率主要通過選用合適的有機鈷鹽品種和用量來控制，各種鈷鹽的反應活性順序為：

硼?；?gt;新癸酸鈷>環(huán)烷酸鈷>硬脂酸鈷金屬鈷的含量約為橡膠烴的0.3％，若鉆離子含量過高，不僅促進生成大量的非活性硫化銅，而且會使橡膠加速老化。

66橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系配方設計時，膠料中鈷鹽的用量以5份為宜，促進劑以NOBS最佳，其次是DM和CZ，炭黑以混槽黑較好，其次是快擠出炭黑、白炭黑、半補強炭黑，用量以50份為佳。該系統(tǒng)的粘接性能，對NR最佳，IR和BR居中，IIR、NBR、CR最差，金屬以鋼和黃銅最好。該系統(tǒng)的缺點是耐熱、耐老化性差，采用對苯二胺類防老劑。子午線鋼絲簾布層膠配方如：NR100份，ZnO8份，SA0.75份，CZ0.8份，N32655份，RD1份，40202份，芳烴油12份，五氯硫酚0.15份，增粘樹脂(SPl068)2.5份，粘合劑A3.5份，粘合劑RF2份，硼?；?.25份，充油不溶性硫黃(1S80-20)6份，CTPO.1份。除了有機鈷鹽外，有機銅、鎳、碲或鉬鹽等也可提高橡膠與黃銅的粘合。67橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系纖維浸膠法

纖維浸膠法是橡膠與各種纖維粘合的基本方法之一，使用于橡膠與棉纖維、人造絲纖維、尼龍纖維、聚酯纖維和玻璃纖維紡織物的粘合。浸漬液主要有RFL。浸漬體系、異氰酸酯浸漬液、H-7浸漬體系、偶聯(lián)劑浸漬液等。纖維不同，采用的浸漬液可能不同。RFL-浸漬體系

RFL體系是間苯二酚-甲醛-膠乳浸漬粘合體系，是天然或合成膠乳與15％～25％的間苯二酚-甲醛樹脂溶液的混合物，適用于棉纖維、人造絲纖維和尼龍纖維及織物，對聚酯纖維和玻璃纖維粘合效果較差。RFL浸漬液中，酚醛樹脂(RF)屬于直接粘合劑，膠乳(L)提供柔軟性。若膠料為NR或以NR為主的配方時，棉簾線單用天然膠乳即可獲得良好的粘合效果；人造絲和尼龍簾線，單用天然膠乳粘合效果較差，需并用部分極性強的丁吡膠乳(用量占膠乳總量的l／3以上)。68橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系異氰酸酯浸漬液該法主要用于聚酯簾線的浸膠，方法是將異氰酸酯用含中等活潑氫的化合物如酚、肟、丙二酸酯等來封閉異氰酸酯，再制成水基處理液，加入到RFL浸漬液中制成混合的處理液。

只要將聚酯簾線用該混合液進行一次浸漬處理便可改善其與橡膠的粘合效果。高溫下，封端打開，異氰酸酯重新釋放出來，一面與聚酯簾線材料發(fā)生化學反應，另一面與橡膠分子發(fā)生化學反應，從而將聚酯簾線與橡膠粘合在一起。69橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系Pexul浸漬體系這是英國帝國化學工業(yè)公司發(fā)展的聚酯簾線專用浸漬體系，其主要添加劑Pexul樹脂，化學名稱是2，6-雙(2，4—二羥基苯亞甲基)-4-氯苯酚，是對氯苯和間苯二酚及甲醛的縮合物。使用時將20份固體Pexul溶于80份濃度為5mol的氨水溶液中制成20％的溶液，加入到RFL浸漬液中混合均勻，即可對簾線進行浸漬處理，得到較高的粘合力。Pexul的結(jié)構(gòu)式如下。70橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系偶聯(lián)劑浸漬體系

這是為改善玻璃纖維與橡膠粘合效果而開發(fā)的一類浸漬體系，以硅烷偶聯(lián)劑為主，一般與RFL浸漬體系配合使用。玻璃纖維表面光滑，表面能較高且是親水性的，易吸附環(huán)境中的水分，橡膠難以潤濕，因此與橡膠粘合困難。但玻璃纖維表面上有化學反應性較強的硅醇基(Si-OH)，易與偶聯(lián)劑發(fā)生化學反應。

71橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

硅烷偶聯(lián)劑對玻璃改性很有效，目前應用較多、效果較好的硅烷偶聯(lián)劑有H151、A172、A174、KH550、KH560、KH580、KH590、Y5620等。常用Si-69Chemloek系列粘合劑大多屬于該類型。

玻璃纖維浸膠通常在拉絲過程中先用含有硅烷偶聯(lián)劑的預浸液對玻璃纖維表面進行改性處理，使其親水性表面變?yōu)槭杷员砻?，然后再用RFL液浸漬處理。

用RFL處理后，可提高玻璃纖維簾布耐磨、耐屈撓強度3～6倍。玻璃纖維要充分浸透，要求使每根單絲表面都要包覆一層RFL薄膜。浸膠后的玻璃纖維應避免高溫和在高溫下貯存。72橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系鍍黃銅法和硬質(zhì)膠法

黃銅或鍍黃銅金屬材料，在合理的配方組成下，可以不用粘合劑就能與各種橡膠實現(xiàn)良好的粘合，適于制造小規(guī)格金屬部件，如輪胎制品中的鋼絲、氣門嘴、鋼絲簾線等，對大型金屬制品或部件由于鍍制困難，不宜采用。硬質(zhì)膠法是在金屬表面貼上或涂上一層硬質(zhì)膠，然后再貼上要粘合的軟質(zhì)膠，最后經(jīng)過熱壓硫化形成整體。73橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系四、粘合強度及測試方法

評價粘合質(zhì)量好壞的方法是測定粘合強度。粘合強度是指粘合接頭破壞時所需要的應力，主要有剪切強度、拉伸強度、剝離強度等。其測試方法常用的有抽出法、拉伸法、剝離法、動態(tài)測試法等?！こ槌龇绹鳤STMD2229規(guī)定了抽出法的測試標準，該法是將簾線或鋼絲包埋在一定形狀的橡膠試樣中，在拉力機上測定將簾線或鋼絲從橡膠中抽出來所需要的力，以N／根表示。同時觀察或測量簾線或鋼絲抽出后，其表面上的附膠量或附膠等級，最后用抽出力和附膠量或附膠等級兩個參數(shù)來表征粘合水平的高低。抽出試樣通常有圖6-7所示的幾種，其中H形試樣使用最多。74橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系75橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系拉伸法·拉伸法可以測粘合的剪切強度和拉伸強度，適合于金屬、塑料等硬制件的粘合測試。(1)拉伸法測粘合剪切強度剪切強度測試時，試樣如圖6-8所示。測鋼鐵、不銹鋼等高強度金屬膠粘劑粘合強度時金屬片的尺寸為25mmX2mmXlOOmm，搭接長度12.5mm，夾持位置距接頭5Omm。76橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

測試本身強度低些的銅、鋁及其合金或塑料件的粘合強度時，試片的尺寸為20mm×2mm×70mm，搭接長度為15mm，夾持位置距接頭20mm。將試件裝在拉力實驗機的上、下夾持器上，調(diào)整使實驗機施力軸線與試件中心線相一致，再以(10±2)mm／min的加載速度拉伸至破壞，記錄負荷數(shù)值。按式(6-4)計算剪切強度。

式中:τ-剪切強度，Pa；F-破壞負荷，N；A-粘合面積，m2。測試時每組試件不得少于5個，要按允許偏差要求取舍，取算術(shù)平均值。

測試金屬或塑料與橡膠的粘合剪切強度時，試件形式同銅、鋁或塑料粘合劑粘合強度測試試件，只是所粘的橡膠片厚度為2mm(如圖6-9)。測試方法同上，拉力機的加載速度為(50±5)mm／min。77橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系78橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系(2)拉伸法測粘合拉伸強度拉伸法測粘合拉伸強度，試件形式如圖6-10所示。圖6-10(a)形式可測金屬之間用膠粘劑粘合拉伸強度，測定時將試件裝于拉力實驗機的夾具上，加載速度10～20mm／min；圖6-10(b)用來測金屬與橡膠之間的粘合拉伸強度，加載速度為(50±5)mm／min。記錄破壞負荷，按式(6-5)計算拉伸強度。

式中：σ-粘合拉伸強度，Pa；F-試件破壞時的負荷，N；d-粘合部位直徑，m。要求試件不得少于5個，經(jīng)取舍后不應少于原數(shù)量的60％，取其算術(shù)平均值，允許偏差為±10％。79橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系80橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系剝離法

剝離強度是在規(guī)定的剝離條件下，使粘合件分離時單位寬度所能承受的最大負荷，其單位用牛頓／米(N／m)表示。剝離的形式主要有L形剝離、U形剝離、T形剝離和曲面剝離，如圖6-11所示。81橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系(1)橡膠-紡織物粘合剝離強度的測試方法

橡膠與紡織物如簾布的粘合強度可用T形或曲面剝離法測定。測定平形橡膠制品(如膠帶、大型膠管等)時，所用的試片為25mm寬×152mm長的條狀物。試樣制備方法如下：將混煉膠壓成lmm厚的膠片，貼在簾布層的兩邊，用輥筒壓實下片，沿壓延方向裁取152mm長試片，在兩塊試片之間放一塊厚度為0.4mm的膠片。硫化后裁成5片25mm×l52mm的條狀試樣，裁切方向平行于簾布的徑線方向。對于內(nèi)徑在50mm或更大的膠管制品，先切下25mm長的一段膠管，再剖開制成條狀。試樣在拉力實驗機上沿端頭呈T形撕開，所需的剝離力即表示粘合力，結(jié)果取平均值。82橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系(2)橡膠-金屬粘合剝離強度的測試方法通過硫化將一片橡膠條粘接到寬度相同的金屬條上(如圖6-12)，將金屬條通過夾持器固定在一個金屬圓盤上，將粘在金屬條上的橡膠條以恒定的速度和大約900的剝離角度剝離，剝離過程中的最大力即為橡膠與金屬粘合的剝離強度。83橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系動態(tài)測試法

對于動態(tài)條件下使用的橡膠制品，橡膠與骨架材料之間的粘合性能要用動態(tài)試驗方法來衡量。

其中最常用的是利用沖壓疲勞試驗機測量。所用試片由24根長度為150mm的相同簾線相隔5mm平行排列在同一平面上，兩端施加2N的恒定張力，簾線的兩面貼以1.5mm厚的壓延膠片制成。在貼膠層的外側(cè)再貼3mm厚的壓延膠片，然后在試片表面中心與簾線垂直的方向上下各貼一層寬25mm、厚10mm的胎面膠條(如圖6-13所示)，在模型內(nèi)定型硫化，停放24h后備用。測試時將試樣放到特殊的工作臺上，以恒定的沖壓力(通常取4.5-8.0kN范圍)沖擊試樣，以簾線脫粘時沖擊次數(shù)表征橡膠與簾線粘合性能的好壞。每次沖壓用兩塊試樣對比，其中一塊為標準膠試樣。84橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系85橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

除少數(shù)合成橡膠外，天然橡膠和大多數(shù)合成橡膠都是易燃或可燃材料，尤以天然橡膠和烴類合成橡膠為甚。由這些橡膠材料制成的制品亦具有可燃性或易燃性，而且燃燒時發(fā)熱量大，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，并釋出大量的煙塵或有刺激性、腐蝕性、毒害性氣體。因此，如何使易燃的橡膠制品變得阻燃、低煙、低毒，已成為近年來國內(nèi)外著力研究的課題。一、阻燃劑的分類

所謂阻燃劑，是指能保護材料不著火或使火焰難以蔓延的配合劑。在高聚物材料中，能夠起到阻燃作用的物質(zhì)主要是元素周期表中第VA族的N、P、As、Sb、Bi和第ⅦA族的鹵素以及A1、B、Zr、Sn、Mo、Mg、Ca、Si等。其中較為常用的是N、P、Sb、Cl、Br、B、A1和Mg的化合物。阻燃劑通?？煞譃榉磻秃吞砑有蛢纱箢悾送膺€有發(fā)煙抑制劑和有毒氣體捕捉劑。具體分類如下。第三節(jié)阻燃體系86橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系87橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系反應型阻燃劑主要是在聚合或縮聚過程中參加反應，結(jié)合到高聚物的主鏈或側(cè)鏈中去以起阻燃作用。這類阻燃劑具有穩(wěn)定性好、不易消失、對高聚物性能影響小等特點，但制造復雜，尚未廣泛使用。添加型阻燃劑是添加到高聚物中的助劑，分散到高聚物中而發(fā)揮阻燃作用。二、高聚物燃燒及發(fā)煙機理高聚物的燃燒，一般是由于受到外來的熱而分解出可燃性氣體，并與空氣中的氧氣相混合激烈氧化而著火。其燃燒過程一般包括加熱、熔融、解聚或分解、氧化著火、燃燒、延燃等步驟(如圖6-14)。88橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

有些高聚物在燃燒時產(chǎn)生大量的煙氣，對消防和逃生極為不利。高聚物燃燒時的發(fā)煙性與高聚物材料的分子結(jié)構(gòu)、添加劑及燃燒環(huán)境有密切關系。關于高聚物燃燒時產(chǎn)生黑煙的機理，最具代表性的是碳雙鍵縮聚機理。即分解產(chǎn)生的可燃性氣體因聚合而生成芳香族或多環(huán)高分子化合物，進而縮聚石墨化生成炭微粒，混入氣體中形成黑煙。89橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系三、阻燃劑的阻燃機理阻燃劑的阻燃效應

阻燃劑發(fā)揮阻燃作用的主要原因是在高聚物燃燒的過程中能夠阻止或抑制其物理的變化或氧化反應。

吸熱效應

化合物受熱分解或釋放出結(jié)晶水或脫水，因其吸熱而使材料的溫度上升受到抑制，從而產(chǎn)生阻燃效應，稱為吸熱效應。如硼砂、氫氧化鋁、碳酸鈣等因此而起到阻燃作用。

覆蓋效應(隔絕效應)

阻燃劑在較高溫度下生成穩(wěn)定的覆蓋層或分解生成泡沫狀物質(zhì)，覆蓋于高聚物表面，使高聚物材料因熱分解而產(chǎn)生的可燃性氣體難以逸出，并對材料起隔熱和隔絕空氣的作用，從而達到阻燃的效果。如磷酸酯類化合物和防火發(fā)泡涂料等。

90橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系稀釋效應

其作用機理是在受熱分解時能夠產(chǎn)生大量的不可燃性氣體，使高聚物材料所產(chǎn)生的可燃性氣體被稀釋而達不到可燃的濃度范圍。如CO2、NH3、HCl、H20等可作為稀釋氣體。磷酸銨、氯化銨、碳酸銨等在加熱時能產(chǎn)生這種不燃性氣體。

抑制效應

這是一類能夠切斷著火燃燒自由基連鎖反應的抑制劑。這類物質(zhì)可以與·OH反復反應而生成H20，切斷了自由基的反應鏈，抑制氧化反應發(fā)生，使其不至于激烈到起火的程度，即它在強烈的熱源環(huán)境下，著了火也會在外熱源離開后，因熱量少而不能維持燃燒，離火自熄。常用的溴類、氯類等有機鹵素化合物就有這種抑制效應。91橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系轉(zhuǎn)移效應

其作用是改變高聚物材料熱分解的模式，從而抑制可燃性氣體的產(chǎn)生。例如，利用酸或堿使纖維素產(chǎn)生脫水反應進而分解成為炭和水，而不是可燃性氣體，這樣也就不能著火燃燒了。氯化銨、磷酸銨等的阻燃劑就屬于這類。協(xié)同效應

這里主要是阻燃劑的并用。有些化合物單獨使用無阻燃效果或效果不大，采取并用能增強阻燃效果。如三氧化二銻與鹵素化合物并用，可大大提高阻燃效率，而且能減少阻燃劑的總用量。92橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系(二)主要阻燃劑及其阻燃機理無機阻燃劑

(1)水合金屬氧化物主要品種有氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣等，其中以氫氧化鋁的吸熱效應最大，阻燃效果好。其阻燃作用主要是吸熱效應，生成的水蒸氣還能起隔絕效應。這類阻燃劑的最大優(yōu)點是無毒，不會生成有害氣體，還可減少燃燒過程中CO生成量，起消煙劑作用。最大缺點是分解溫度低，應用時使用量大，只能用于加工溫度較低、物理機械性能要求不高的高聚物材料的阻燃。此外，氫氧化鎂易吸收空氣中的CO2，生成碳酸鎂，使制品產(chǎn)生白點。

93橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系(2)硼化合物與鉬化合物這類阻燃劑中主要有硼酸、水合硼酸鋅、鉬酸鋅、鉬酸鈣、鉬酸銨等。其中水合硼酸鋅的阻燃效果最好。該類阻燃劑在較低溫度下熔融，釋放出水并生成玻璃狀覆蓋層，在燃燒過程中起隔絕、吸熱及稀釋效應。硼類阻燃劑與鹵系阻燃劑有協(xié)同效應。由于分解溫度低，不能用于加工溫度高的高聚物阻燃。94橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系(3)硅類化合物這類阻燃劑在燃燒時能生成玻璃狀的無機層(-Si-O-)并接枝到高聚物上，產(chǎn)生不然的含碳化合物，形成隔氧膜而抑制燃燒，同時還能防止高聚物受熱后的流滴。其燃燒時不產(chǎn)生火焰、CO及煙，而且還具有補強作用。因此，這是一類極有開發(fā)前景的非鹵素阻燃劑。(4)膨脹型石墨這是一類新開發(fā)的無機阻燃劑，美國已商品化。它能起隔絕效應，與紅磷有良好的協(xié)同效應，兩者常同時使用。(5)三氧化二銻三氧化二銻在不含鹵高聚物中阻燃作用很小，一般不單獨用作阻燃劑，在含鹵高聚物中有較好的阻燃作用，與鹵素阻燃劑并用有較好的協(xié)同效應。95橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系有機阻燃劑

(1)有機鹵系阻燃劑有機鹵系阻燃劑是目前用量最大的有機阻燃劑，主要是溴、氯化合物。溴化物雖然有毒，但其阻燃效果比氯化物好，用量少，很受用戶歡迎。同一鹵素不同類型的化合物，其阻燃能力不同，其大小順序為：

脂肪族與高聚物的相容性好，但熱穩(wěn)定性差；芳香族熱穩(wěn)定好，但相容性差。含有醚基的芳香族鹵化合物與高聚物的相容性好，熱穩(wěn)定性高，用量急劇增加。

溴系阻燃劑中最常用的是十溴聯(lián)苯醚、四溴雙酚A。

氯系阻燃劑中較常用的是氯化石蠟及全氯環(huán)癸烷。近幾年還開發(fā)了系列高分子量鹵素阻燃劑，如四溴雙酚A碳酸酯低聚物、四溴雙酚A環(huán)氧低聚物等，應用前景看好。脂肪族>脂環(huán)族>芳香族96橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系鹵系阻燃劑在分解時產(chǎn)生鹵化氫不燃性氣體，具有稀釋效應和覆蓋效應。更重要的是，鹵化氫能與燃燒過程中產(chǎn)生的·OH反應，抑制高聚物燃燒的連鎖反 應，起抑制效應，從而使該類阻燃劑具有非常好的阻燃效果。溴類阻燃劑的阻燃效果優(yōu)于氯類阻燃劑，主要原因在于HCl與·OH的反應速度較HBr與·OH的反應速度慢。

97橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系(2)有機磷系阻燃劑目前商品化的主要是磷酸酯類，如磷酸三苯酯TPP)、磷酸三甲苯酯(TCP)、磷酸甲基二甲苯酯(CDP)、磷酸三(2,3—二溴丙)酯及磷酸三(2,3—二氯丙)酯等。新開發(fā)的品種有季磷鹽、磷腈化合物及其聚磷酸酯，耐高溫性好，但阻燃效果不及前述品種，尚未商品化。該類阻燃劑的阻燃機理可概括如下。

在燃燒時，磷化合物分解生成磷酸的非燃性液態(tài)膜，起到覆蓋效應。同時，磷酸進一步脫水生成偏磷酸，偏磷酸進一步縮合生成聚偏磷酸，使高聚物脫水而炭化，改變了高聚物燃燒過程的模式，并在其表面形成炭膜，以隔絕空氣和阻止可燃性氣體的產(chǎn)生，從而發(fā)揮更強的阻燃效果。這類阻燃劑對含氫氧基的高聚物如纖維素、聚氨酯、聚酯等有良好的阻燃效果，而對不含氧的聚烯烴類高聚物阻燃效果較小。98橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系(3)有機氮類阻燃劑

該類阻燃劑在燃燒后生成可以使高聚物脫水及炭化的硝酸，從而起到轉(zhuǎn)移效應。主要應用于含氧高聚物的阻燃。而對烴類高聚物的阻燃效果不明顯。代表產(chǎn)品有三聚氰胺及其衍生物。

(4)復合型阻燃劑有機磷／氮膨脹型阻燃劑是20世紀90年代阻燃劑開發(fā)的一個熱點。它是一種同時含有有機磷、有機氮的阻燃劑，可以是單一化合物(單體型)，也可以是由兩種以上的化合物組成(復合型)。它的阻燃機理是在燃燒時能在高聚物表面生成一層均勻的炭質(zhì)泡沫層，起隔絕及吸熱效應。這類阻燃劑阻燃效果好，消煙并能防止流滴，低毒，具有相當大的開發(fā)前景。

99橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系3.阻燃劑并用

有機磷系阻燃劑和有機鹵系阻燃劑并用，有極好的協(xié)同效應。這是由于磷系阻燃劑是在液相和固相中發(fā)揮效果，而鹵系阻燃劑是在氣相中發(fā)揮效果。兩者并用可以發(fā)揮協(xié)同效應。磷、氯阻燃劑并用的協(xié)同作用比磷、溴低些。無機的三氧化二銻與鹵系阻燃劑并用有協(xié)同效應是因為三氧化二銻在鹵化物存在的情況下，燃燒時所生成的SbCl3、SbBr3等鹵化銻的密度很大，覆蓋在高聚物表面起覆蓋效應，在氣態(tài)時也可捕捉自由基，有抑制效應。鹵素化合物與硅粉并用也可產(chǎn)生協(xié)同效應，其原理類似于鹵素化合物與磷系化合物并用。磷化合物與氮化合物并用，由于氮化合物能加速燃燒過程中多聚磷酸的形成，它既有助于泡沫層的形成，又能防止磷化合物隨燃燒氣體逸散，因而可起協(xié)同效應。磷／氮膨脹型復合阻燃劑便是基于這個原理開發(fā)的。100橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系四、制造阻燃橡膠的方法除少數(shù)合成橡膠外，大多數(shù)合成橡膠與天然橡膠一樣，都是易燃或可燃材高阻燃性。另外，聚合時在單體中引入阻燃基團也是阻燃技術(shù)中的有效方法，提高橡膠制品的交聯(lián)密度對阻燃也有好的影響。烴類橡膠烴類橡膠包括NR、SBR、BR、IIR、EPR、EPDM等。NBR雖不屬于烴類橡膠，但其阻燃技術(shù)與烴類橡膠極為相似，故歸入烴類橡膠處理。

(1)與阻燃高聚物共混如與聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯等高聚物共混，可適當提高烴類橡膠的阻燃性。在共混時要注意考慮相容性及共交聯(lián)問題。101橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系(2)添加阻燃劑這是烴類橡膠提高阻燃性的重要途徑，并利用阻燃劑的并用協(xié)同效應來進一步提高阻燃效果。常用的阻燃劑多為有機鹵類阻燃劑，其中全氯環(huán)戊癸烷、十溴聯(lián)苯醚、氯化石蠟等使用得較多。并用的無機阻燃劑以三氧化二銻居多，其次還有硼酸鋅、水合氫氧化鋁、氯化銨等。

(3)添加阻燃性無機填料如碳酸鈣、陶土、滑石粉、白炭黑、氫氧化鋁等，以盡可能減少可燃有機物質(zhì)的比例。這種方法會降低膠料的某些物理機械性能，填充量不能太大。

(4)提高橡膠的交聯(lián)密度試驗證明，提高橡膠的交聯(lián)密度可提高其氧指數(shù)。因而可提高橡膠的阻燃性。這可能是由于膠料熱分解溫度提高所致。這種方法已在乙丙橡膠中得到應用。102橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系含鹵橡膠

一般含鹵橡膠中的鹵素含量越高，其氧指數(shù)越高。這類橡膠本身具有較高的阻燃性，離火自熄。因此其阻燃處理要比烴類橡膠容易。為進一步提高含鹵橡膠的阻燃性，通常可采用添加阻燃劑的方法。雜鏈橡膠這類橡膠中最有代表性的是二甲基硅橡膠，其氧指數(shù)為25左右，熱分解溫度在400-600℃。其實用的阻燃途徑是提高其熱分解溫度、增加熱分解時的殘渣、減緩可燃性氣體的產(chǎn)生速度等。五、阻燃性的測定最常采用的方法是氧指數(shù)法。103橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

氧指數(shù)(OI)是阻燃橡膠制品必測的數(shù)據(jù)，是指在規(guī)定條件下，試樣在氮氣和氧氣的混合氣流中維持蠟燭狀穩(wěn)定燃燒時所需的最低氧氣濃度，用混合氣流中氧所占的體積分數(shù)表示。氧指數(shù)在22以下的屬于易燃材料，沒有阻燃性；在22～27之間為難燃材料；在27以上為阻燃性材料，離火自熄。氧指數(shù)試驗裝置示意圖見圖6-15。104橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系105橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

傳統(tǒng)的橡膠制品多為單一黑色的，現(xiàn)代人們要求許多橡膠制品是鮮艷的多彩色的。所以橡膠的著色日益受到重視。著色劑是一類能使橡膠改變顏色的物質(zhì)，橡膠著色劑多為顏料和少量的染料。一、顏色的基本性質(zhì)及著色劑的性能顏色的基本性質(zhì)顏色是人眼受到一定波長和強度的電磁波的刺激后所引起的一種視覺神經(jīng)的感覺。波長在400～780nm范圍之間的電磁波是可以為人眼看到的波長范圍，因此也稱可見光。當可見光波照到物體上，如果完全被吸收，則物體表現(xiàn)為黑色；當光波全被反射(或透射)，則該物體表現(xiàn)為白色；如果部分吸收，部分反射(或透射)，則該物體表現(xiàn)出一定的顏色。顏色和波長的關系見表6-5。第四節(jié)著色體系106橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系一種顏色由色調(diào)(H)、飽和度(V)、明度(C)三個基本參數(shù)來確定。顏色的表示方法為HV／C，例如5B2／4，5B是色調(diào)，2是明度，4是飽和度。107橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系著色劑的性能著色劑的性能有著色力、遮蓋力、耐光性、耐熱性、耐遷移性、耐酸堿性、吸油量、分散性及毒性等，其中比較重要的如下。

(1)著色力是指著色劑以其本身顏色使被著色物體具有顏色深淺的能力。著色力越強，著色劑用量越小。著色力與著色劑的粒徑有關，粒徑越細，著色力越強，一般最好在1μm左右。

(2)遮蓋力是指著色劑阻止光線穿透著色制品的能力，即著色劑的透明性大小問題。一般遮蓋力越大，透明性越差。遮蓋力大小同著色劑和高聚物的折射率及著色劑粒子大小有關。著色劑與高聚物的折射率相差越大，遮蓋力越好。

(3)耐光性又稱耐曬堅牢度，是指將著色劑置于一定條件下曝曬一定時間，其顏色的變化情況。一般將曝曬后的著色劑顏色與標準樣品進行對照。耐曬性共分八級，8級最優(yōu)，3級平，1級最劣。108橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

(4)耐遷移性又稱滲色性，是指著色劑向介質(zhì)中滲色或向接觸的物質(zhì)遷移的程度。遷移性大，易造成噴霜或色污染。滲色性共分為5級，1級無滲色，2級有痕滲，3級微滲色，4級稍有滲色；5級有滲色。無機著色劑一般不會出現(xiàn)遷移現(xiàn)象，有機著色劑大都有遷移現(xiàn)象，一般有機酸的無機鹽(色淀顏料)遷移性較小，分子量較高者比較低者遷移性小，低分子的單偶氮顏料的遷移性比雙偶氮或縮合偶氮顏料滲色性大。

(5)吸油量反映著色劑粒子結(jié)構(gòu)性的高低，和炭黑DBP吸油值是一個道理。

(6)毒性要求無毒、低毒。特別是玩具等與人們生活、飲食有關的制品更應該無毒。一般含鎘、鉛、硒等重金屬著色劑有毒性。109橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系二、橡膠著色劑的分類分類110橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系

顏料和染料

橡膠著色主要采用顏料，很少用染料。顏料是指不溶于水和溶劑，不溶于被著色物質(zhì)，也不與其發(fā)生化學反應的有色物質(zhì)。無機顏料主要是鐵、鉻、鎘、鈦、鋇、鉛、鋅等化合物。其優(yōu)點為對光和熱的穩(wěn)定性好，遮蓋力強，耐遷移性好，耐水、耐溶劑性好，價廉易得，在著色劑中占有重要地位。其缺點是色譜較少，鮮明度及透明度差，著色力小，有些品種有毒。

有機顏料品種多，色彩鮮艷，密度小，透明性好，著色力強，使用量小，但耐光、耐遷移、耐高溫及耐化學藥品性、遮蓋力一般較差，且價格貴，應用受到一定限制。111橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系三、彩色橡膠制造方法橡膠制品的著色方法主要有表面著色和混料著色兩種。混料著色是目前橡膠著色的主要方法，分溶液法和混煉法兩種。溶液法著色

該法是將橡膠用其良溶劑溶解成一定濃度的溶液，然后將著色劑及除硫黃外的橡膠配合劑加入到溶液中攪拌混合均勻，在一定的溫度下干燥除去溶劑，最后在煉膠機上加入硫黃。這種著色方法操作復雜，著色劑及配合劑分散不均勻，有色差，溶劑難回收，污染環(huán)境，目前已較少采用。

混煉法著色這種方法是目前橡膠制品著色最常采用的方法，是將著色劑直接加入或先與載體混合再加人膠料中，通過煉膠機棍合均勻，使橡膠著色。具體方法如下。112橡膠材料第6章橡膠的特種配合體系(1)干粉著色這種方法是直接將粉狀著色劑隨同小料一起加入橡膠中，在開煉機上混煉。該法的優(yōu)點是操作簡單，成本低，但混煉時粉塵大，污染環(huán)境，且不易分散均勻，有色差，如果粒子過硬過粗，還會造成色點、條紋或色譜相互污染等質(zhì)量問題，目前已較少采用。

(2)色漿著色該法是先將著色劑與液態(tài)的配合劑(如增塑劑)混合，用