防老剂4020影响拉伸_防老剂4020和rd并用

甲酸在橡胶中的作用

甲酸和其他有机分子(如甲苯）缩聚形成高分子化合物，即橡胶

防老剂4020影响拉伸_防老剂4020和rd并用

甲酸一来可以做橡胶防老剂，是防老剂4020的一个重要原料。

二来，甲酸可以用在天然橡胶生产当中，可以做白乳胶生产的添加剂，另外，做胶块什么的也都会用到。这个方面用甲酸的，在国内都集中在海南，云南那边。

橡胶件在硫化过程中过硫，对做出的产品的弹性，伸缩性有什么影响？

任何橡胶来说，硫化时不只是产生交联，还由于热及其它因素的作用产生产联链和分子链的断裂。这一现象贯穿整个硫化过程。在过硫阶段，如果交联仍占优势，橡胶就发硬，定伸强度继续上升，反之，橡胶发软，即出现返原。

解决过流方法

1、采用比形成促进剂锌盐所需的氧化锌更多量的氧化锌，以利于使与氧化锌起取代反应，并使硫化过程中形成的硫醇化合物被氧化而形成交联键，克服硫化返原；锌离子还能与多硫交联键反应，使多硫键硫原子数减少而增加键能。以上反应结果均产生硫化锌。

2、采用与作用后，形成的多硫交联键中硫原子数比较少的促进剂(如M、DM、次等)；若为加快硫化速度和提高抗张强度，也应该以上述的促进剂品种做主促进剂，配合以少量的碱性促进剂或秋兰姆做副促进剂互相并用。结构上与防老剂MB有联系的促进剂M及其衍生物，还兼有防老剂的作用。

3、为了利于防止“硫化返原”和利于产品长期储存，宜采用低硫高促的硫化体系(如M、秋兰姆、次和少量)或“半有效”硫化体系，可获良好的热稳定性。

4、对于厚制品，应选用“有效硫化体系”或“秋兰姆硫化体系”，免致厚制品表里硫化程度不一。

5、温度对交联反应和交联键断裂反应的影响是不相等的，由于温度升高，解聚速度快于交联速度，故温度越高。硫化返原倾向越强，如采用超促进剂，则硫化温度要低。

6、采用防老剂。

防老剂MB对防止过硫有良好效果，以MB与胺类防老剂并用，能取得良好的协同效果。

7、对于热空气硫化的制品，不宜施加太大的压力，因为压力使渗透增加，致使加速氧化。

轻微的过硫(指定伸强度加大而拉伸强度尚未下降之时)，对弹性、变形、溶胀等性质往往比正硫化时有利，而对于耐老化、扯断伸长率、抗撕裂和耐磨等是不利的。

橡胶配方设计与性能的关系

橡胶配方设计与性能的关系

一、 橡胶配方设计与硫化橡胶物理性能的关系

（一） 拉伸强度

拉伸强度表征硫化橡胶能够抵抗拉伸破坏的极限能力。虽然绝大多数橡胶制品在使用条件下，不会发生比原来长度大几倍的形变，但许多橡胶制品的实际使用寿命与拉伸强度有较好的相关性。

研究高聚物断裂强度的结果表明，大分子的主价健、分子间的作用力（次价健）以及大分子链的柔性、松弛过程等是决定高聚物拉伸强度的内在因素。

下面从各个配合体系来讨论提高拉伸强度的方法。

1． 橡胶结构与拉伸强度的关系

相对分子质量为（3.0~3.5）×105的生胶，对保证较高的拉伸强度有利。

主链上有极性取代基时，会使分子间的作用力增加，拉伸强度也随之提高。例如橡胶随含量增加，拉伸强度随之增大。

随结晶度提高，分子排列会更加紧密有序，使孔隙和微观缺陷减少，分子间作用力增强，大分子链段运动较为困难，从而使拉伸强度提高。橡胶分子链取向后，与分子链平行方向的拉伸强度增加。

2． 硫化体系与拉伸强度的关系

欲获得较高的拉伸强度必须使交联密度适度，即交联剂的用量要适宜。

交联键类型与硫化橡胶拉伸强度的关系，按下列顺序递减：离子键＞多硫键＞双硫键＞单硫键＞碳-碳键。拉伸强度随交联键键能增加而减小，因为键能较小的弱键，在应力状态下能起到释放应力的作用，减轻应力集中的程度，使交联网链能均匀地承受较大的应力。

3． 补强填充体系与拉伸强度的关系

补强剂的佳用量与补强剂的性质、胶种以及配方中的其他组分有关：例如炭黑的粒径越小，表面活性越大，达到拉伸强度时的用量趋于减少；软质橡胶的炭黑用量在40~60份时，硫化胶的拉伸强度较好。

4． 增塑体系与拉伸强度的关系

总地来说，软化剂用量超过5份时，就会使硫化胶的拉伸强度降低。对非极性的不饱和橡胶（如NR、IR、SBR、BR），芳烃油对其硫化胶的拉伸强度影响较小；石蜡油对它则有不良的影响；环烷油的影响介于两者之间。对不饱和度很低的非极性橡胶如EPDM、IIR，使用不饱和度低的石蜡油和环烷油。对极性不饱和橡胶（如NBR，CR），采用酯类和芳烃油软化剂。

为提高硫化胶的拉伸强度，选用树脂、-茚树脂、高分子低聚物以及高黏度的油更有利一些。

5． 提高硫化胶拉伸强度的其他方法

（1） 橡胶和某些树脂共混改性 例如NR/PE共混、NBR/PVC共混、EPDM/PP共混等均可提高共混胶的拉伸强度。

（2） 橡胶的化学改性 通过改性剂在橡胶分子之间或橡胶与填料之间生成化学键和吸附键，以提高硫化胶的拉伸强度。

（3） 填料表面改性 使用表面活性、偶联剂对填料表面进行处理，以改善填料与橡胶大分子间的界面亲和力，不助于填料的分散，而且可以改善硫化胶的力学性能。

（二） 定伸应力和硬度

定伸应力和硬度都是表征硫化橡胶刚度的重要指标，两者均表征硫化胶产生一定形变所需要的力。定伸应力与较大的拉伸形变有关，而硬度与较小的压缩形变有关。

1． 橡胶分子结构与定伸应力的关系

橡胶分子量越大，游离末端越少，有效链数越多，定伸应力也越大。

凡是能增加橡胶大分子间作用力的结构因素，都可以提高硫化胶网络抵抗变形的能力，使定伸应力提高。例如橡胶大分子主链上带有极性原子或极性基团、结晶型橡胶等结构因素使分子间作用力增加，因此其定伸应力较高。

2． 硫化体系与定伸应力的关系

交联密度对定伸应力的影响较为显著。随交联密度增大，定伸应力和硬度几乎呈线性增加。

3． 填充体系与定伸应力的关系

填充的品种和用量是影响硫化胶定伸应力和硬度的主要因素。

定伸应力和硬度均随填料粒径减小而增大，随结构度和表面活性增大而增大，随填料用量增加而增大。

4． 提高硫化胶定伸应力和硬度的其他方法

（1） 使用酚醛树脂/硬化剂，可与橡胶生成三维空间网络结构，使硫化胶的邵尔A硬度达到95。例如用烷基环氧树脂15份/促进剂H1.5份，可制作高硬度的胎圈胶条．（2） 在EPDM中添加液态二烯类橡胶和多量硫黄，可制出硫化特性和加工性能优良的高硬度硫化胶。

（3） 在NBR中添加齐聚酯，NBR/PVC共混、NBR/三元尼龙共混等方法均可使硫化胶的邵尔A硬度达到90。

（三） 撕裂强度

撕裂是由于硫化胶中的裂纹或裂口受力时迅速扩展、开裂而导致的破坏现象。撕裂强度是试样被撕裂时单位厚度所承受的负荷。

撕裂强度与拉伸强度之间没有直接的关系，也就是说拉伸强度高的硫化胶其撕裂强度不一定也高。

1． 橡胶分子结构与撕裂强度的关系

随分子量增加，分子间的作用力增大，撕裂强度增大；但是当分子量增大到一定程度时，其撕裂强度逐渐趋势于平衡。结晶型橡胶在常温下的撕裂强度比非结晶型橡胶高。

常温下NR和CR的撕裂强度较高，这是因为结晶型橡胶撕裂时产生的诱导结晶，使应变能力大为提高。但是高温下除NR外，撕裂强度均明显降低。而填充炭黑后的硫化胶撕裂强度均明显提高。

2． 硫化体系与撕裂强度的关系

撕裂强度随交联密度增大而增大，但达到值后，交联密度再增加，撕裂强度则急剧下降。

3． 填充体系与撕裂强度的关系

随炭黑粒径减小，撕裂强度增加。在粒径相同的情况下，结构度低的炭黑对撕裂强度有利。

使用各向同性的填料，如炭黑、白炭黑、白艳华、立德粉和氧化锌等，可获得较高的撕裂强度；而使用各向异性的填料，如陶土、碳酸镁等则不能得到高撕裂强度。

某些改性的无机填料，如用羧化聚（CPB）改性的碳酸钙、氢氧化铝，可提高SBR硫化胶的撕裂强度。

4． 增塑体系对撕裂强度的影响

5． 一般添加软化剂会使硫化胶的撕裂强度降低。尤其是石蜡油对SBR硫化胶的撕裂强度极为不利，而芳烃油则可使SBR硫化胶具有较高的撕裂强度，随芳烃油用量增加。

（四） 耐磨耗性

耐磨耗性表征硫化胶抵抗摩擦力作用下因表面磨损而使材料损耗的能力。它是个与橡胶制品使用寿命密切相关的力学性能，它不仅与使用条件、摩擦副的表面状态以及制品的结构有关，而且与硫化胶的其他力学性能和黏弹性能等物理-化学性质等有关，其影响因素很多。

1．胶种的影响

在通用的二烯类橡胶中，耐磨耗性按下列顺序递减：BR＞溶聚SBR＞乳聚SBR＞NR＞IR。BR耐磨耗性好的主要原因是它的玻璃化温度（Tg）较低（－95~105℃），分子链柔顺性好，弹性高。SBR的耐磨耗性随分子量增加而提高。

NBR硫化胶的耐磨耗性随含量增加而提高，XNBR的耐磨耗性比NBR好。

聚氨酯（PU）是所有橡胶中耐磨耗性的一种橡胶，在常温下具有优异的耐磨性，但在高温下它的耐磨性会急剧下降。

2．硫化体系的影响

硫化胶的耐磨耗性随交联密度增加有一个佳值，该佳值不仅取决于硫化体系而且和炭黑的用量及结构有关。在提高炭黑的用量和结构度时，由炭黑所提供的刚度就会增加，若要保持硫化胶刚度的佳值，就必须降低由硫化体系所提供的刚性部分，即适当地降低交联密度，反之则应提高硫化胶的交联密度。

3．填充体系的影响

通常硫化胶的耐磨耗性随炭黑粒径减小，随表面活性和分散性的增加而提高。

填充新工艺炭黑和用硅烷偶联剂处理的白炭黑均可提高硫化胶的耐磨耗性。

4． 增塑体系的影响

一般说来，胶料中加入软化剂都会使耐磨耗性降低。是NR和SBR中采用芳烃油时，耐磨耗性损失较其他油类小一些。

5． 防护体系的影响

在疲劳磨耗的条件下，添加适当的防老剂可有效地提高硫化胶的耐磨耗性。如4010NA效果突出，除4010NA外，6PPD、DTPD、DPPD/H等均有一定的防止疲劳老化的效果。

6． 提高硫化胶耐磨耗性的其他方法

（1） 炭黑改性剂 添加少量含硝基化合物的炭黑改性剂或其他分散剂，可改善炭黑的分散度，提高硫化胶的耐磨耗性。

（2） 硫化胶表面处理 使用含卤素化合物的溶液或气体，例如液态、气态，对NBR等硫化胶表面进行处理，可降低硫化胶表面的摩擦系数，提高耐磨耗性。

（3） 应用硅烷偶联剂改性填料 例如使用硅烷偶联剂A-189处理的白炭黑，填充于NBR胶料中，其硫化胶的耐磨耗性明显提高，用硅烷偶联剂Si-69处理的白炭黑填充的EPDM硫化胶，其耐磨耗性也能明显提高。

（4） 橡塑共混 橡塑共混是提高硫化胶耐磨耗性的有效途径之一。例如NBR/PVC、NBR/三元尼龙等均可提高硫化胶的耐磨耗性。

（5） 添加固体润滑剂和减磨性材料 例如在NBR胶料中添加石墨、二硫化钼、氮化硅、碳纤维等，可使硫化胶的磨擦系数降低，耐磨耗性提高。

（五） 弹性

橡胶的高弹性是由卷曲大分子的构象熵变化而造成的。

1． 橡胶分子结构与弹性的关系

分子量越大，对弹性没有贡献的游离末端数量越少；分子链内彼此缠结而导致的“准交联”效应增加，因此分子量大有利于弹性的提高。

在常温下不易结晶的由柔性分子链组成的高聚物，分子链的柔性越大，弹性越好。

2． 硫化体系与弹性的关系

随交联密度增加，硫化胶的弹性增大并出现值，随后交联密度继续增大，弹性则呈下降趋势。因为适度的交联可减少分子链滑移而形成的不可逆形变，有利于弹性提高。交联过度会造成分子链的活动受阻，而使弹性下降。

3． 填充体系与弹性的关系

硫化胶的弹性完全是由橡胶大分子的构象变化所造成的，所以提高含胶率是提高弹性直接、有效的方法，因此为了获得高弹性，应尽量减少填充剂用量，增加生胶含量。但为了降低成本，应选用适当的填料。

4． 增塑体系与硫化胶弹性的关系

软化剂对弹性的影响与其和橡胶的相容性有关。软化剂与橡胶的相容性越，硫化胶的弹性越。

（六） 疲劳与疲劳破坏

耐被劳破坏性与胶种的关系

从NR、SBR硫化胶的疲劳破坏试验中发现，在应变量为120%时，NR和SBR耐疲劳破坏的相对优势发生转化：SBR在应变量小于120%时，其疲劳寿命次数高于NR；而在低于120%时则低于NR。NR的耐疲劳破坏性恰好与SBR相反。

一、 橡胶配方设计与使用性能的关系

（一） 耐热性

所谓耐热性是指硫化胶在高温长时间热老化作用下，保持原有物理性能的能力。

1． 橡胶的选择

大量研究表明，耐热聚合物的结构特点是：分子链高度有序；刚性大；有高度僵硬的结构；分子间作用力大；具有较高的熔点或软化点。例如聚（PTFE），使用温度为315℃，完全符合上述结构特点。

目前作为耐热橡胶经常使用的有EPDM、IIR、CSM、ACM、HNBR、FKM和Q。

2． 硫化体系的选择

不同的硫化体系形成不同的交联键，各种交联键的键能和吸氧速度不同，键能越大，硫化胶的热稳定性越好；吸氧速度越慢，硫化胶的耐热氧老化性越好。

在常用的硫化体系中，物硫化体系的耐热性。

目前EPDM的耐热配合几乎都采用物硫化体系。单独使用物作硫化剂时，存在交联密度低、热撕裂强度低等问题。是和某些共交联剂交用。

3． 防护体系的选择

橡胶制品在高温使用条件下，防老剂可能因挥发、迁移等原因迅速损耗，从而引起制品性能劣化。因此在耐热橡胶配方中，应使用挥发性小的防老剂或分子量大的抗氧剂，是使用聚合型或反应型防老剂。

4． 填充体系的影响

无机填料的耐热性比炭黑好，无机填料中耐热性比较好的有白炭黑、氧化锌、氧化美、三氧化二铝和硅酸盐。

5． 软化剂的影响

一般软化剂分子量低，高温下易挥发或迁移，导致硫化胶硬度增加、伸长率降低。所以耐热橡胶配方中应选用高温下热稳定性好、不易挥发的品种。

（二） 耐寒性

橡胶的耐寒性可定义为在规定的低温下，保持其弹性和正常工作的能力。

硫化胶的耐寒性主要取决于高聚物的两个基本物性，即玻璃化转变温度（Tg）t和结晶.

对于非结晶型橡胶的耐寒性,可用Tg和Tb(脆性温度)表征.

对结晶型橡胶则不能用Tg、Tb来表征它的耐寒性，能高于Tg70~80℃。

1． 橡胶分子结构对耐寒性的影响

① 主链中含有双键和醚键的橡胶，例如BR、NR、CO、Q，具有良好的耐寒性；② 主链不含双键，侧链含有极性基团的橡胶，例如ACM、CSM、FKM，耐寒性；③ 主链含有双键，而侧链含有极性基团的橡胶，例如NBR、CR，其耐寒性居中；④ 不饱和度很小的非极性橡胶EPDM、IIR，其耐寒性优于SBR、NBR、CR。

2． 增塑剂的影响

增塑剂是除生胶之外对耐寒性影响的配合剂。加入增塑可降低橡胶的Tg，提高其耐寒性，降低聚合物的松弛温度，减少形变时所产生的应力，从而达到防止脆性破坏的目的。

3． 硫化体系的影响

交联生成的化学键使Tg上升，对耐寒性不利，因为交联后分子链段的活动性受到限制，降低了分子链的柔性。还有一种解释是随交联密度增加，网络结构中自由链段体积减少，从而降低了分子链段的运动性。

4． 填充体系的影响

填充剂对耐寒性的影响取决于填充剂和橡胶相互作用后所形成的结构。活性炭黑粒子和橡胶分子之间会形成不同的物理吸附键和牢固的化学吸附键，在炭黑粒子表面形成生胶吸附层（界面层），该界面层内层处于玻璃态，外层处于来玻璃态，所以被吸附的橡胶Tg上升，不能指望加入填充剂来改善硫化胶的耐寒性。

（三） 耐油性

耐油性是指硫化胶抗油类作用的能力，当橡胶制品与油液长时间接触时，会发生如下两种现象：①油液渗透到橡胶中，使之溶胀或体积增大；②胶料中的某些可溶性配合剂被油抽出，导致硫化胶收缩或体积减小。

1． 橡胶的选择

（1） 耐燃油性 各种橡胶在23℃下浸泡在和芳香族化物（汽油和苯）的混合液（体积比为60：40）中，46h后，其体积变化和拉伸强度保持率如表9-37所示。

在极性橡胶中耐燃油性的排列顺序为：FKM＞CO＞NBR＞ACN＞CPE＞CR。

FMVQ、FKM耐混合型燃油；NBR次之，随含量增加，耐混合燃油性提高；ACM耐混合燃油性。

（2） 耐矿物油性 矿物油属于非极性油类，只有极性橡胶耐矿物油，而非极性橡胶则不耐矿物油。

NBR是常用的耐矿物油橡胶，其耐油性随含量增加而提高。

（3） 耐合成润滑油性 合成润滑油由基本液体和添加剂两部分组成。基本液体主要是合成的碳氢化合物、二元酸的酯类、、硅和氟的化合物等。

常用的添加剂有抗氧剂、腐蚀抑制剂、去污剂、分散剂、泡沫抑制剂、抗挤压剂、黏度指数改进剂等。通常大多数添加剂的化学性质都比较活泼，对橡胶的化学腐蚀性较大。如抗氧剂、抗挤压剂中的硫、磷化合物可使NBR严重硬化，胺类对FKM侵蚀严重等。

2． 硫化体系的影响

随交联密度增加，分子间作用力增大，硫化胶网络结构致密，自由空间减小，油难以扩散。所以应适当增加交联剂用量，提交联密度。

3． 填充剂和增塑剂的影响

当填充剂和增塑剂用量增加时，硫化胶的溶胀率降低。因为溶胀主要是硫化橡胶网络中渗入油而引起的体积增加，增加填料和增塑剂的用量，即降低了胶料中橡胶的体积分数，有助于提高耐溶胀性。通常填料的活性越高，与橡胶的结合力越强，硫化胶的体积溶胀越小。

4． 防护体系的选择

耐油橡胶制品经常在温度较高的热油中使用，因此防老剂在油中的稳定性十分重要，假如硫化胶中的防老剂在油中被抽出，则制品的耐热老化性能会大大降低。

（四） 耐化学腐蚀性

当橡胶制品和化学品接触时，由于氧化作用常常引起橡胶和配合剂的分解，造成硫化胶的腐蚀或溶胀。这些化学品主要是各种酸、碱、盐溶液，它们主要是以水溶液状态出现的。

耐化学腐蚀性的配合体系

（1） 橡胶的选择 耐腐蚀橡胶应具有较高的饱和度，而且要尽量消除或减少活泼的取代基团，或者是引进某些取代基把橡胶分子结构中的活泼部分稳定起来。

（2） 硫化体系 增加交联密度、提高硫化胶的弹性模量是提高耐化学腐蚀性的重要措施之一。

（3） 填充体系 耐化学腐蚀的胶料配方所选用的填充剂应具有化学惰性，不易与化学腐蚀介质反应，不被侵蚀，不含水溶性的电解质杂质。

（4） 增塑体系 应选用不被化学品抽出、不易与化学品起化学作用的增塑剂。例如酯类和植物油类增塑剂，在碱液中易产生皂化作用，在热碱液中往往会被抽出，致使制品体积收缩，甚至丧失工作能力。

（五） 减振阻尼性

减振橡胶的主要性能指标是：①硫化胶的静刚度，即硫化胶的弹性模量；②硫化胶的阻尼性能，即阻尼系数tanδ；③硫化胶的动态模量。除上述关键性能指标外，还应考虑疲劳、蠕变、耐热以及金属黏合强度等性能。

1． 橡胶的选择

减振橡胶的阻尼性能主要取决于橡胶的分子结构，例如分子链上引入的侧基体积较大时，阻碍链段运动，增加了分子之间的内摩擦，使阻尼系数tanδ增大。结晶的存在也会降低体系的阻尼特性，例如在减振效果较好的CIIR中混入结晶的IR时，并用胶的阻尼系数tanδ将随IR含量增加而降低。

tanδ由大到小的排列顺序是：IIR＞NBR＞CR、SBR＞Q、EPDM、PU＞NR＞BR。NR的tanδ虽然比较小，但其耐疲劳性、生热、蠕变与金属黏合等综合性能，所以NR还广泛地用于减振橡胶。

2． 硫化体系的影响

硫化体系与硫化胶的刚度、tanδ、耐热性、耐疲劳性均有关系。一般硫化胶网络中硫原子越少，交联键越牢固，硫化胶的弹性模量越大，tanδ越小。

在SBR中随硫黄用量增加，静刚度上升，阻尼系数下降，动刚度基本不变。

3． 填充体系的影响

填充体系与硫化胶的动模量、静模量、tanδ有密切关系，当硫化胶受力产生形变时，橡胶分子链段与填料之间或填料与填料之间产生内摩擦使硫化胶的阻尼增大。填料的粒径越小，比表面积越大，与橡胶分子的接触面越大，其物理结点越多，触变性越大，在动态应变中产生的滞后损耗越大。因此填料的粒径越小，活性越大，硫化胶的阻尼性、动模量和静模量也较大。

为了尽可能提高减振橡胶的阻尼特性，降低蠕变及性能对温度的依赖性，往往在高阻尼的隔振橡胶中配合一些特殊的填充剂，例如蛭石、石墨等。

4． 增塑体系的影响

用作减振橡胶的增塑剂，如要求阻尼峰加宽，应使用与橡胶不相容或只有一定限度溶解度的增塑剂。

（六） 电绝缘性

电绝缘性一般通过绝缘电阻（体积电阻率和表面电阻率）、介电常数、介电损耗、击穿电压来表征。

1． 橡胶的选择

橡胶的电绝缘性主要取决于橡胶分子极性的大小。通常非极性橡胶例如NR、BR、SBR、IIR、EPDM、Q的电绝缘性好。是常用的电绝缘胶种。

2． 硫化体系的影响

不同类型的交联键可使硫化胶产生不同的偶极矩，因此其电绝缘性也不相同。综合考虑以NR为基础的软质绝缘橡胶采用低硫或无硫硫化体系较为适宜。以IIR为基础的电绝缘橡胶使用醌肟硫化体系。

3． 填充体系的影响

一般电绝缘橡胶配方中，填料的用量都比较多，因此对硫化胶的电绝缘性的影响较大。炭黑特别是高结构、比表面积大的炭黑，用量大时容易形成导电通道，使电绝缘性明显降低，因此在电绝缘橡胶中，除用作着色剂外，一般不使用炭黑。

4． 软化剂的选择

以NR、SBR、BR为基础的低压电绝缘橡胶，通常选用石蜡烃油即可满足使有要求，其用量为5~10份。

5． 防护体系的选择

电绝缘橡胶制品，特别是耐高压的电绝缘橡胶制品，在使用过程中要承受高温和臭氧的作用，因此在电绝缘橡胶配方设计时，应注意选择防护体系，以延长制品的使用寿命。一般采用胺类、类防老剂，并用适当的抗臭氧剂，可获得较好的防护效果。

防老剂4020的介绍

防老剂4020，也称MBPPD，属于类橡胶防老剂。本品纯品为白色粉末，暴露在空气中氧化成褐色固体。除具有良好的抗氧效能外，还有抗臭氧、抗曲挠龟裂和抑制铜、锰等有害金属的作用。其性能与防老剂4010NA相近，但其毒性及对皮肤性比4010NA要小，在水中的溶解特性也比4010NA为佳。中文名称：防老剂4020中文别名：N-(1,3-)丁基-N'-苯基；MPPD英文名称：N-1,3-dimethylbutyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine英文别名：N-(1,3-Dimethylbutyl)-N-Phenyl-p-phenylene Diamine; Antioxidant 4020; N-(1,3-Dimethylbutyl)-N-Phenyl-1,4-Benzenediamine;Flexzone 7F; Vulkanox 4020; BHTOX-4020; N-(1.3-dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamine; N-(4-methylpentan-2-yl)-N'-phenylbenzene-1,4-diamineCAS:793-24-

防老剂4020和6ppd 是同一种物质吗

防老剂指能防止或抑制诸如氧、热、光、臭氧、机械应力、重金属离子等因素破坏制品性能、延长制品储存和使用寿命的配合剂。

降低的现象叫做老化。随着老化过程的进行和发展，橡胶及其制品性能会逐渐降低以致完全丧失使用价值。

化学分类

防老剂的种类繁多，作用各一。根据防老剂的主要作用可以分为抗热氧老化防老剂、抗臭氧老化防老剂、有害金属离子作用抑制剂、抗疲劳防老剂、抗紫外线辐射防老剂等，但是每一种防老剂作用往往不是某一种防老剂所专有。大多数防老剂多少都具有上述作用只是程度不同而已。所以只能按其主要作用进行分类，如按防老剂的化学结构分类，可分为如下几类：

胺胺类防老剂的防护效果为突出，也是发现早、品种多的一类。它的主要作用是抗热氧老化、抗臭氧老化，并且对铜离子、光和屈挠等老化的防护也有显著的效果。这是酚类防老剂、杂环类防老剂及其类型防老剂所无法比拟的。只是这类防老剂的污染性能大，不适于白色和浅色制品。其中酮胺类防老剂具有的防老剂效果。

橡胶生产都需要用到哪些化学试剂？如：补强剂：碳酸锰，氧化镁。。。

一、橡胶的硫化体系

橡胶的硫化就是通过橡胶分子间的化学交联作用将基本上呈塑性的生胶转化成弹性的和尺寸稳定的产品，硫化后的橡胶的物性稳定，使用温度范围扩大。“硫化过程（Curing）”一词在整个橡胶工业中普遍使用，在橡胶化学中占有重要地位。橡胶分子链间的硫化（交联）反应能力取决于其结构。不饱和的二烯类橡胶（如天然橡胶、丁苯橡胶和橡胶等）分子链中含有不饱和双键，可与硫黄、酚醛树脂、有机物等通过取代或加成反应形成分子间的交联。饱和橡胶一般用具有一定能量的自由基（如有机物）和高能辐射等进行交联。含有特别官能团的橡胶（如氯磺化聚乙烯等），则通过各种官能团与既定物质的特定反应形成交联，如橡胶中的亚基通过与金属氧化物、胺类反应而进行交联。

不同类型的橡胶与各种交联剂反应生成的交联键结构各不相同，硫化胶性能也各有不同。

第①种是使用硫黄或硫给予体作交联剂的情况，生成的可以是单硫键（x＝1）、双硫键（x＝2）和多硫键（x＝3～8）；

第②种是使用树脂交联和肟交联的情况；

第③种是使用物交联的物硫化和利用辐射交联的辐射硫化的情况，生成碳－碳键。

多数的通用橡胶采用硫黄或硫给予体硫化，即在生胶中加入硫黄或硫给予体以及缩短硫化时间的促进剂和保证硫黄交联效率的氧化锌和硬脂酸组成的活性剂。在实际中通常按硫黄用量及其与促进剂的配比情况划分成以下几种典型的硫化体系：

①普通硫化体系由常用硫黄量（＞1.5份）和常用促进剂量配合组成。使用这种硫化体系能使硫化胶形成较多的多硫键，和少量的低硫键（单硫键和双硫键）。硫化胶的拉伸强度较高，耐疲劳性好。缺点是耐热和耐老化性能较。

②半有效硫化体系由硫黄量0.8～1.5份（或部分硫给予体）与常用促进剂量配合所组成。使用这种硫化体系能使硫化胶形成适当比例的低硫键和多硫键，硫化胶的扯断强度和耐疲劳性适中，耐热、耐老化性能较好。

③有效硫化体系由低硫黄量（0.3～0.5份）或部分硫给予体与高促进剂量（一般为2～4份）配合组成。使用这种硫化体系能使硫化胶形成占优势的的低硫键（单硫键和双硫键），硫化胶的耐热、耐老化性能好，缺点是拉伸强度和耐疲劳性能较低。

④无硫硫化体系不用硫黄而全部用硫给予体和促进剂配合组成。这种硫化体系与有效硫化体系的性能相似。

二、橡胶的补强及补强填充体系

橡胶的补强是指能使橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨耗性等获得明显提高的作用。对于非自补强的合成橡胶，如果没有加入补强剂，便没有使用价值。加入炭黑等补强剂，可以使这些橡胶的强度提高数倍至十倍。炭黑对橡胶的强系数见表8.4－5

补强剂也使橡胶其它的性能发生变化，如硬度增大、定伸应力提高、应力松驰性能变、弹性下降、滞后损失变大、压缩变形增大等。

①补强剂橡胶的补强填充剂是按粒径来分类的，粒子的大小是填料对物性影响的主要依据。补强性填料的粒子极小，能赋予非结晶橡胶以有用的强度性能，并对结晶橡胶的强度也有一些改进。填料质量和粒子大小可用来控制这两类橡胶胶料的伸长性能。

炭黑是较优良的橡胶补强剂，多用于需要补强的场合。白色或浅色胶料的补强则使用被称为白炭黑的二氧化硅（SiO2）。

表1炭黑对橡胶补强系数

胶种拉伸强度MPa 补强系数未补强的硫化胶补强的硫化胶

丁苯橡胶（SBR）2.5～3.5 20.0～26.0 5.7～10.4

橡胶（NBR）2.0～3.0 20.0～27.0 0.6～13.5

乙丙橡胶（EPDM）3.0～6.0 15.0～25.0 2.5～8.3

顺丁橡胶（BR） 8.0～10.0 18.0～25.0 1.8～3.1

天然橡胶（NR） 16.0～24.0 24.0～35.0 1.0～2.2

炭黑是按制法（炉法或热裂法）、粒子大小（20毫微米到50微米）和“结构”（粒子连接成短链或集团）的多少来分类的。每一参数都对胶料性能有显著的影响。其代表性用量是25～50phr，此量是用每百份橡胶中的重量份数来表示的。(phr)

随着炭黑用量的增加，橡胶的物性并不在单一炭黑用量上达其值。硫化胶的伸长率随着炭黑用量的增加而不断降低，同时其模量或刚度却不断升高。随着模量或刚度的增大，橡胶的变形性能（弹性）随之削弱，而更象皮革，导致动态应变时滞后损失和生热增加。

②增容粒状填料这是些粒径比补强性填料大得多的物料，粒径通常是20微米。增容填料的主要功用是降低成本。随着其在胶料中的配入量增加，抗张强度和耐撕裂成比例的降低。因此其用量由物性要求所决定。通常的做法是在同一胶料中并用补强性和增容性填料，以便增加较廉的非橡胶物料含量，而不太损害橡胶的物性。具有代表性的增容性填料是碳酸钙和陶土。

③增塑（软化）剂油类油类被用做增容和软化材料，引起塑性增加用来抵消大量填料所引起的胶料在加工中流动阻力的增加和硫化胶刚度的增大。同时会造成滞后损失增加和蠕变及应力松弛速度的增加。图7天然橡胶的物性与炭黑含量的关系

三、橡胶的老化及防老剂

与许多其它有机材料一样，橡胶的强度、延伸性能和其它有用的机械性能会随时间的延续而逐渐劣化,称之为橡胶的老化。其主要原因是热氧老化和臭氧老化所致，它会因光或高温亦或某些微量元素（如铜或锰）而更加恶化。

热氧老化是一个复杂的过程，包括许多反应。影响反应的条件有：工艺条件，金属催化剂，温度及配合剂配方等。热氧老化的结果有两种：

①因断链导致橡胶软化发粘。天然橡胶和丁基胶发生的氧化主要是这种反应机制。

②因不断导致橡胶硬化发脆。丁苯胶、氯丁胶、胶及三元乙丙胶发生的氧化主要是这种反应机制。

大多数情况下，这两种损害机制都会发生，哪种机制占优势，哪种机制就决定制品的变化趋势。而且不管发生哪种损害机制，橡胶伸长率的损失都是测试橡胶老化敏感的指标。

某些金属(主要是铜、锰、铁及钴)离子能通过影响物的分解催化橡胶氧化反应，加速氧的侵蚀。这种情况对橡胶的生胶比对硫化胶更为明显。硫黄硫化的硫化胶

中，仅天然橡胶及其它含不饱和单元的橡胶会被影响至明显程度。改善方法是消除有害金属的来源，和在胶料中加入能与金属离子起反应生成稳定产物的金属稳定剂。

臭氧侵蚀机制通常认为是臭氧与橡胶中的不饱和部分(即“双键”)发生反应生成臭氧化物，臭氧化物容易分解，造成橡胶断链引起橡胶表面龟裂，龟裂随机械破裂而进一步增长。如果制品处于应变条件就产生龟裂。随着臭氧侵蚀历程的反复进行，龟裂增长则愈大。无应力的橡胶，其外表面会形成一层称为“霜”的银灰色薄层，在湿热环境下这种现象很容易发生。

橡胶防老剂是一类能防止（严格的说是延缓）橡胶老化的物质。因为橡胶老化的本质是橡胶的热氧老化和橡胶的臭氧老化，所以橡胶防老剂包括橡胶抗氧剂和抗臭氧剂。一般情况下，一种高效的抗臭氧剂也是一种抗氧剂，反之则不然。选择防老剂的标准是以的成本获得满意的防老效果，需要考虑的因素包括防老剂的污染性、变色性、挥发性，溶解性、稳定性以及物理状态。

胺类防老剂——不同类型的单胺和双胺是高效抗氧剂，但一般都会产生较严重的变色和污染。这类防老剂广泛使用的典型种类有：

①苯基萘胺类；

②二氢化喹啉类；

③衍生物类；

④取代的类。

酚类防老剂的效果一般不如胺类防老剂，但不存在变色问题。故不能使用胺类防老剂浅色橡胶制品，可选用酚类防老剂。非污染不变色抗氧剂有如下5类：

①受阻酚类抗氧剂；

②受阻双酚类抗氧剂；

③类抗氧剂；

④酯类抗氧剂；

⑤有机硫化合物类抗氧剂。

抗臭氧剂的选择要根据橡胶的不同应用而定，静态臭氧防护与动态臭氧防护各有许多不同的要求。针对不同的环境条件及不同的臭氧浓度，有如下四类物质可选作抗臭氧剂，其中有些物质的抗臭氧作用有一定的局限性。

①石蜡；

②盐；

③6－－2，2，4－3甲基－1，2－二氢喹啉；

④取代的。

防老剂在使用过程中的挥发损失，与防老剂的分子量和分子类型有关。通常，分子量越大，挥发性就越低。分子类型的影响又比分子量更大。例如，受阻酚的挥发性比具有相同分子量的胺类防老剂高。

防老剂在橡胶中的溶解度取决于防老剂的化学结构以及胶种和温度等因素。在橡胶中溶解度高，在水和有机溶剂中溶解度低是比较理想的。在橡胶中的溶解度低，则容易发生喷霜。在水和有机溶剂中的溶解度高，则在使用过程中易被水或溶剂抽出而损失。

防老剂的物理状态也是一个重要特征。橡胶聚合物制造部门需要液态和易于乳化的材料，而橡胶制品部门则需要选用固态的、能自由流动但无粉尘飞扬的材料。

防老剂用量的原则是能保证橡胶制品在长期使用后不全部被消耗。必须同时考虑诸多因素，如材料的成本、胶种、污染的要求等。一般配方中的防老剂用量为3份左右。

两种橡胶或高聚物能否相容是高聚物共混理论首先研究的重要内容。相容性原为工艺概念，当橡胶或塑料中加入某种配合剂后在一定时间内无喷霜析出现象，表示两种物质相容，相反为不相容。许多高聚物共混体系，可以使分子相容，也可以是链段相容，但大多数情况下以链段是否相容作为衡量标准和依据。目前已知，大多数高聚物共混体都是力学不相容的，仅仅是因为粘度大，可长期处于动力学稳定状态，因而两种不相容橡胶仍可并用，并获得良好综合性能。在生产实践中，只要分散和动力学稳定性较好，仍可获得良好的工混效果。就是说，共混体系分散越容易，稳定性越大，则相容性越好，相反则越。