01橡胶配方面临的加工问题

       橡胶工厂工序越多，可能面临的加工问题就越复杂。从生胶破胶到混炼、挤出、压延、成型、硫化等主要的加工过程中，都可能出现各种问题。这些问题如果得不到合理的解决，就很难继续生产，或者造成大量的不良甚至报废，导致成本大幅增加或者制品性能大打折扣，最终导致商业化生产的失败。橡胶工厂里面临着各种加工问题，其中和橡胶配方相关的加工问题概括起来主要有以下这些：

02使用塑解剂

       在使用高分子量的橡胶时，如天然橡胶和某些丁苯橡胶，常常使用塑解剂来提升炼胶效率。塑解剂的添加量很少，如0.5份，一般不超过1份。虽然添加很少，但其帮助提升炼胶效率的效果却非常明显。例如，在混炼烟片胶时，仅需添加0.3份化学塑解剂，即可大幅减少天然橡胶的塑炼时间，并且显著降低天然橡胶的门尼粘度。天然橡胶经过这样的塑炼，就可以进行进一步的加工。天然橡胶经过充分塑炼，有利于在后续的挤出、压延和模压工艺中降低半制品的收缩率，并增加其粘性。塑解剂的作用原理一般是在塑炼加工过程中，在氧气存在的条件下使得橡胶分子链发生断链，从而降低橡胶的平均分子量。体现在橡胶性能上，就是经塑解剂塑炼后的橡胶门尼粘度显著降低。常见的塑解剂多为硫酚、磺酸和锌盐类物质，例如五氯硫酚（结构式如下图）。

03使用增塑剂和软化剂

       与塑解剂引发的化学断链不同的是，增塑剂是通过物理作用稀释高分子从而使得聚合物变得柔软，易于加工。橡胶加工中用到的增塑剂主要有加工油、填充油、树脂、硬脂酸、松香、蜡等等。这些物质通过机械混炼逐渐渗入聚合物分子链之间，使得聚合物分子链之间的距离增加，并且对分子链之间的缠结起到润滑作用。增塑剂的种类非常多，在以上提到的几大类中，又可以分出很多小类。每个小类里又包括很多不同品种。如此种类繁多的增塑剂，应该如何选用呢？选择合适的增塑剂，主要需考虑三点：1）对橡胶玻璃化转变温度的影响；2）对橡胶硬度、模量等机械性能的影响；3）与橡胶的相容性。

       例如，在橡胶配方中既可选择使用填充油来软化橡胶，又可以选择使用树脂来达到同样的目的。但这两种增塑剂的显著区别在于二者的分子量差异和玻璃化转变温度的差异。这两大差异和所需设计的性能目标密切相关。如果需要增加橡胶的玻璃化转变温度，如增加轮胎胎面的抓地力，可考虑选择树脂作为增塑剂。在具体选型时，可选择玻璃化转变温度较高的树脂。分子量的差异同样重要。使用分子量越高的树脂越容易保持橡胶的抵抗破坏的能力，例如添加古马隆树脂或松香有利于提升耐撕裂性能和耐切割性能。

       所有增塑剂都可以降低橡胶硬度和模量，只是降低的程度不同。总的来说，分子量越低的增塑剂对橡胶硬度和模量的降低幅度越大。增塑剂和橡胶的相容性在设计配方时尤其重要，主要体现在硫化胶性能上，尤其是老化后的性能。相容性的匹配遵循相似相容原则：化学结构相似的两种物质最相容。化学结构差异很大的两种物质，即使增加做功让二者相互混合，在后期使用过程中分子量相对较低的物质也会逐渐分离析出。例如，C5/C9石油树脂（结构式如下图）和丁苯橡胶的相容性较好，但和天然橡胶的相容性较差，和丁基橡胶的相容性很差。

04使用均相剂

       均相剂通常是不同树脂类增塑剂的混合物，例如芳香族树脂和脂肪族树脂的混合物。均相剂能够降低聚合物的粘度或者软化点，还可以浸润性质不同的聚合物并形成均匀的混炼胶。应用最为普遍的均相剂是Struktol 公司的40MS和60NS。使用均相剂最多的场合是不同种类的橡胶共混，例如天然橡胶和顺丁橡胶的共混体系NR/BR，天然橡胶和卤化丁基橡胶的共混体系NR/HIIR等。均相剂还具有改善填料分散，增加生胶粘性的作用。均相剂的选择同样遵从相似相容原则，或者参考橡胶和所用均相剂主要成分的溶解度参数。但均相剂的组成信息往往是不透明的，选择具体品种时可以参考以下均相剂的作用范围。