中文名 | 噴霜 | 別????名 | 噴出 |
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噴霜又名噴出(blooming),是橡膠加工過程中常見的質(zhì)量問題,它是指未硫化膠或硫化膠中所含的配合劑遷移到表面并析出的現(xiàn)象。有時,這種噴出物呈霜狀結(jié)晶物,故習(xí)慣上稱“噴霜”。較多見的噴霜物為硫,因為硫黃是通用橡膠中應(yīng)用最廣泛的硫化劑,且在橡膠中的溶解度低因而容易產(chǎn)生噴霜。其實從噴出物外觀來看,也未必都呈霜狀,也有呈油狀(軟化劑、增塑劑)或粉粒狀(多為填充劑、防老劑、促進劑等)的物質(zhì)噴出,甚至炭黑噴出也有所見。
原理
雙二四高溫分解后會產(chǎn)生低分子量的酸性物質(zhì),其與硅橡膠不相容,在存放過程中會轉(zhuǎn)移到硅膠表面結(jié)晶從而出現(xiàn)噴霜。防霜劑主要成分為堿性物質(zhì),通過酸堿中和反應(yīng)來達到防霜的目的。
噴霜的應(yīng)急處理辦法:
在橡膠制品表面噴涂可遮蓋的油漆,但油漆需要有與橡膠制品相似彎折率,防止油漆爆裂脫落。
這是由于硫、石蠟、某些防老劑、軟化劑的使用量超出了它們在橡膠中的溶解度而引起的。為防止噴霜,上述各種配合劑用量要適當,對常見的硫黃噴霜可采用不溶性硫黃加以防止。在橡膠中適當加入松焦油,液體古馬隆等可增加膠料對上述配合劑的溶解度,以減少噴霜現(xiàn)象。
配合劑從橡膠制品中噴出的現(xiàn)象,是橡膠制品生產(chǎn)中經(jīng)常碰到的問題。最近有一本書在談到這個問題的時候,將硫化體系配合劑的噴出、噴蠟、噴油、噴粉、發(fā)白等都統(tǒng)稱為噴霜,這是非常不科學(xué)的,有時還可能將人引入岐途。...
噴霜是液體或固體配合劑由橡膠內(nèi)部遷移到橡膠表面的現(xiàn)象??煞譃橐韵氯N:
(1)噴粉是硫化劑、促進劑、活性劑、防老劑、填充劑等粉狀配合劑析出在橡膠表面,而形成一層粉狀物。
(2)噴蠟是石蠟、地蠟等蠟狀物析出在橡膠表面,而形成一層蠟?zāi)ぁ?/p>
(3)噴油是軟化劑、增粘劑、潤滑劑、增塑劑等液態(tài)配合劑析出在橡膠表面,而形成一層油狀物。
產(chǎn)生種類、原因以及解決方法:
種類 |
原因 |
解決方法 |
制品欠硫噴霜 |
欠硫?qū)е屡浜蟿┑娜芙舛认陆担砻娉霈F(xiàn)噴霜。 |
此時應(yīng)該改進硫化工藝,強化配方硫化體系。 |
原材料質(zhì)量波動噴霜 |
原材料批次發(fā)生變化 |
應(yīng)該更調(diào)原材料批次。 |
高溫快速硫化噴霜 |
高溫硫化會致使膠料的交聯(lián)密度較小,配合劑易遷移,出現(xiàn)噴霜。 |
選擇合適的高溫硫化溫度和硫化時間,選用有效和半有效硫化體系。 |
橡膠老化噴霜 |
氣溫高的夏天和陽光暴曬容易出現(xiàn) |
這時只能擦凈或者溶劑浸泡。 |
配合劑噴霜 |
飽和噴出(一般是硫磺、促進劑、防老劑) |
硫磺A:采用不溶性硫磺 B:嚴格控制正硫化時間 C:硫磺在低溫下加入 促進劑:A.選用三種或四種以上促進并用 B.酸堿促進劑綜合使用。 防老劑:選用高效、溶解度較好的品種如4010NA、4020,用量一般為2份 |
生成噴出 |
硫磺硫化體系中促進劑并用反應(yīng)生成物 |
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應(yīng)力噴出(無機填料) |
采用偶聯(lián)劑等表面處理劑改性無機填料 |
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油料噴出 |
①盡可能選用與生膠相容性好的油 ②采用高分子增塑劑 |
噴霜是由各種各樣原因引起的。對于已經(jīng)發(fā)生噴霜的橡膠,只有分析出引起噴霜的原因,才能有效地加以處理。
導(dǎo)致噴霜的原因主要是配合劑在膠料中發(fā)生過飽和或一些分子量較小的不相容化合物所造成的。
造成配合劑過保和的主要原因是配方設(shè)計不合理。是一些配合劑用量過多,超過了其最大用量。在一定的壓力、溫度下硫化時,無法全部溶解,在橡膠中呈過飽和狀態(tài),不相溶的一部份就會遷移到表面,在光照、紫外線、溫度及其它特殊環(huán)境下加速了它的遷移進程。
噴霜跟橡膠的交聯(lián)密度、分子結(jié)構(gòu)都有關(guān)系。一般來說交聯(lián)密度大,噴霜會好一點,這主要是交聯(lián)密度大,一些分子量較大的配合劑不易突破橡膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。抑制噴霜的效果就會好一點。不同的橡膠對不同的配合劑的溶解度是都不同的,所以作為一名配方設(shè)計師在設(shè)計配方時必須要充分考濾各種橡膠對各種配合劑的溶解度,才能有效地控制噴霜。
噴霜判定方式和處理放法:
(1)噴蠟:由于流動助劑,加工助劑,活性劑等用量過飽和造成的噴霜也稱噴蠟。
判定方式:用打火機在噴霜表面烘一下馬上熔掉的,就可以確定為吐蠟。
處理方法:只須把產(chǎn)品放在烤箱里烤,把產(chǎn)品里多余的蠟全部烤出來,揮發(fā)掉就OK了。烘烤條件為:110℃*2H。
(2)由于多加促進劑、硫化劑造成的吐霜
判定方式:用打火機烘不熔,用手搽不掉。
處理方法:1.用10%的檸檬酸溶液煮30MIN,但處理得還不夠完整,產(chǎn)品可以放6個月左右,有可能還會吐出來。但是煮過后要搞下表面防護,要不過時間長了又有出來的(等產(chǎn)品干后用別人汽車用的防護蠟 灌裝的噴出來白色泡沫用海綿或抹布蘸著擦拭產(chǎn)品不要太多)
2.先把產(chǎn)品用100℃*48H烘烤后讓產(chǎn)品全部吐出來,再按1方法就可以解決問題。
3.先用半干的濕布擦凈,然后用硅油布擦拭(常用甲基硅油)
●各類助劑噴出特征
◆M、DM在NR中極易噴出。且因本品熔點高,噴出后表面呈“點式”情況,用指甲摳后會有尾巴一樣的線條出現(xiàn),噴出物呈灰白色、稍有光澤,用手難以完全擦去。M噴出的可能和程度明顯大于DM。在M、DM中加入CZ會促進M、DM的噴出,因為CZ會分解出DM并轉(zhuǎn)換成M使M總量增加。DM極易在外界作用力或誘導(dǎo)作用下噴出,特別是與手接觸的地方。
◆TT噴出后呈淺灰色,無光澤。非“點式”情況。因TT在硫化溫度下已經(jīng)溶解。TBzTD噴出后也呈淺灰白色,與手接觸的地方或產(chǎn)品相互接觸的地方首先噴出,噴出的地方是均勻一片,不同于M、DM情況。
◆DTDM在黑色產(chǎn)品中過量后表面出現(xiàn)黑色斑點并逐漸失去光澤,變?yōu)殪F面。無發(fā)白現(xiàn)象。
◆蠟類物質(zhì)適當噴出后可增加制品的光澤度,但過量后會降低其光澤度,會在表面形成一層蠟?zāi)ぃ弥讣坠蜗驴擅黠@辨別。用火機加熱會熔化。
◆硬脂酸用量適當?shù)脑黾涌梢匀芙饣蛱岣邿o機物在橡膠的溶解度,間接的防止發(fā)白。但是超過一定用量后,自身容易噴出,硬脂酸噴出后與石蠟不一樣。硬脂酸噴出后表面呈反光銀白色,噴出物呈整齊排列的晶體,晶體為片狀結(jié)構(gòu)(從側(cè)面、頂部觀察,不能明顯看出發(fā)白現(xiàn)象,而需要從晶體正面觀察,才能發(fā)現(xiàn)反光銀白色的物質(zhì)),噴出物可用手擦掉。
◆防老劑4010NA(3C)、264(BHT)、MB-A用量為4份,硫化膠均有極輕微發(fā)白,MB-A未硫化膠與手接觸的地方有發(fā)白現(xiàn)象。4010NA未硫化膠表面有針狀晶體析出。另外4010NA硫化膠及未硫化膠表面泛藍。
◆4020(6C)無發(fā)白現(xiàn)象,即便噴霜也需要更高的用量或更長的時間,但和4010NA一樣硫化膠及為硫化膠表面有變藍現(xiàn)象。
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PVC熱穩(wěn)定劑特性
人們總是希望PVC穩(wěn)定劑在配合物種容易分散,做成制品后長期使用而不析出。但是,當穩(wěn)定劑的相容性不良時,會從制品內(nèi)部向外部表面移動,最后留在制品表面上。如果噴出物是粉狀的固體物質(zhì),則稱為噴霜;如果噴出的是液體則稱為“出汗”
一般說來,某些金屬皂、潤滑劑和馬來酸酯類有機錫,容易引起噴霜;亞磷酸酯、磷酸酯等PVC穩(wěn)定劑也會使噴霜增多。對金屬皂,電負性小的金屬噴霜少;芳香酸根者比脂肪酸根者噴霜少;脂肪酸根中碳鏈越長,噴霜越嚴重。
1.PVC穩(wěn)定劑和制品的透明性
有機錫,特別是馬來酸酯類和硫醇類有機錫,是一種透明性較好的PVC穩(wěn)定劑,主要在硬質(zhì)透明制品中;金屬皂有透明性,多用在半透明制品中;無機鉛鹽不透明,只能用在不透明制品中。
2.白化現(xiàn)象
透明塑料制品如果經(jīng)水浸漬,或經(jīng)戶外暴曬,或經(jīng)彎曲,拉伸等情況,會產(chǎn)生白化現(xiàn)象失去透明性。水浸白化,是指透明塑料板在水中浸漬一定時間而出現(xiàn)白濁不透明現(xiàn)象;暴曬白化是指塑料硬板放置在空氣中,由于大氣中的水分,二氧化碳,二氧化硫和光的作用而呈現(xiàn)的現(xiàn)象;應(yīng)力白化是指塑料制品在受機械外力作用時,折痕出出現(xiàn)白化現(xiàn)象。
3.魚眼氣泡
把透明或半透明塑料薄片,迎著光線進行觀察時,可以看到薄片中夾雜著透明或半透明的類似魚眼的小圓顆粒,這就是“魚眼”?!皻馀荨笔荘VC穩(wěn)定劑中的揮發(fā)成分或者加工性的不平衡造成的
(1)原因
PVC是由氯乙烯單體經(jīng)自由基引發(fā)聚合而成的。在反應(yīng)中,分子鏈在增長過程中,會發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)而生成叔碳原子,與叔碳原子相連的氯原子與氫原子,因電子云分布密度小而鍵能低,成為活潑原子,很容易與相鄰的H和Cl脫去一份HCl。PVC樹脂的分子結(jié)構(gòu)是按下式所示的首尾相連而排列的:
若PVC樹脂純屬上述的線形結(jié)構(gòu),而且都是仲碳原子與氯原子結(jié)合的,那么,其穩(wěn)定性是比較好的。
但事實上,即使純度很高的PVC樹脂,在100℃以上就開始分解出HCl,這就說明其分子結(jié)構(gòu)中,仍存在不穩(wěn)定的因素。
造成PVC不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)被認為在氯乙烯的自由基引發(fā)聚合中,分子上可能包含下述結(jié)構(gòu)
上述結(jié)構(gòu)中,一端含有仲、叔氯,一端有β不穩(wěn)定基團,結(jié)構(gòu)中還有氧的存在。究其原因,可能是一部分是由引發(fā)劑過氧化還原而生成,另外含氧結(jié)構(gòu)可能是因微量氧存在下的聚合反應(yīng)或由聚合物后氧化而成。
(2)解決辦法
由于PVC的熱穩(wěn)定性不好,所以必須加入相應(yīng)的穩(wěn)定劑,修補PVC鏈的缺陷,同時及時吸收PVC脫氯產(chǎn)生的HCL。同時由于PVC粘度大、剪切大的加工特點,加入穩(wěn)定劑的同時必須要加入相應(yīng)的潤滑劑如聚乙烯蠟等。
聚乙烯蠟, 即PE蠟,低分子量的聚乙烯,由乙烯直接聚合而成,由不同的合成工藝、催化體系合成的產(chǎn)品在分子量、分子量分布和分子鏈結(jié)構(gòu)上均有差異,相應(yīng)產(chǎn)品的性能也會有明顯的差別。PE蠟通常為白色粉末,平均分子量一般在1500-5000,熔點在100-120度。它在PVC加工中有著優(yōu)異的外潤滑效果,可以有效改善PVC加工的流動性、產(chǎn)量、分散、表面光亮度和脫模性。由于其分子量大、熔點高,高溫穩(wěn)定性非常好,在高溫和高剪切條件下都顯示極強的外潤滑效果。
聚乙烯蠟產(chǎn)品可有效提高PVC動態(tài)熱穩(wěn)定性和加工過程的流動性, 增加PVC制品的擠出效率,提高制品的表面光澤度,并且有效減少PVC制品加工過程的析出現(xiàn)象。
國內(nèi)市場上的PE蠟大多分為幾種:
乙烯均聚合成PE蠟,該法生產(chǎn)的PE蠟外潤滑性能好,光澤度高,分子量分布窄,品質(zhì)非常穩(wěn)定,代表產(chǎn)品如美國霍尼韋爾公司的A-C 系列;
低分子量聚乙烯裂解產(chǎn)物,俗稱裂解蠟,該裂解工藝簡單容易操作,但是產(chǎn)物的分子量分布隨生產(chǎn)工藝有一定的波動,品質(zhì)相對較好,仍會有少部分的低熔點組分;
乙烯聚合過程中的副產(chǎn)品,俗稱副牌蠟,通過精制工藝,進行提純得到的PE蠟,該產(chǎn)品粘度低、熔點高,外潤滑性能優(yōu)異,價格低廉,但品質(zhì)隨原料和工藝的變化有一定的波動,由于精煉工藝的特點,產(chǎn)品中難免會有較多的低熔點組分。
,對比傳統(tǒng)雙二四硫化工藝的硅膠管,本產(chǎn)品具有無味、無毒、耐高溫、低溫、壽命長、承受壓力強,長時間使用不變硬、不變色、不變黃、不噴霜、有色制品不退色等優(yōu)點。