Органические пероксиды широко используются в качестве сшивающих агентов при переработке резины. Однако разные типы органических пероксидов имеют разные характеристики и ограничения при сшивании каучука. Среди них период полураспада и тип свободных радикалов, образующихся при разложении, являются важными факторами, влияющими на пригодность органических пероксидов в качестве сшивающих агентов.
Период полураспада органических пероксидов не должен быть ни слишком коротким, ни слишком длинным. Если период полураспада слишком короток, на этапе смешивания возникнут проблемы с подгоранием; если период полураспада слишком велик, температура вулканизации будет слишком высокой или время вулканизации будет слишком продолжительным. Следовательно, при выборе органического пероксида в качестве сшивающего агента диапазон его периода полураспада необходимо определять в зависимости от конкретного применения.
Кроме того, существуют различия в типах свободных радикалов, образующихся при разложении органических пероксидов. Алкокси-радикалы представляют собой относительно активный тип свободных радикалов и обладают высокой эффективностью в образовании поперечных связей. Поэтому органические пероксиды с алкоксирадикалами являются основным и наиболее распространенным типом используемых сшивающих агентов. Напротив, другие свободнорадикальные типы сшивающих агентов менее распространены в практическом применении, чем алкоксипероксиды.
1. Диалкилпероксид
Диалкилпероксид является одним из широко используемых агентов, сшивающих каучук, и обладает высокой эффективностью сшивания, но также имеет некоторые ограничения. Обычные диалкилпероксиды включают дикумилпероксид (DCP), бис(трет-бутилизопропилперокси)бензол (BIPB) и 2,5-диметил-2,5-бис(трет-бутилперокси)гексан (бис-25 или 101).
Являясь одним из органических пероксидов с наибольшим годовым потреблением, DCP обладает преимуществами высокой эффективности сшивки и низкой цены. Главный его недостаток – вулканизированные изделия имеют резкий запах и являются острыми. Это связано с тем, что ацетофенон, образующийся при разложении ДКП, очень летуч, остается в продукте и производит резкий запах. Поэтому при выборе ДКП в качестве сшивающего агента необходимо тщательно рассмотреть сценарии его применения, например, избегать использования при производстве материалов, контактирующих с пищевыми продуктами. Если необходимо использовать DCP, его воздействие на продукт можно уменьшить путем добавления других добавок.
Напротив, BIPB имеет характеристики двойных функциональных групп, высокое содержание активного кислорода, более высокую эффективность сшивки и не имеет сильного запаха, поэтому его называют «DCP без запаха». Температура вулканизации BIPB выше, чем у DCP, и для достижения наилучшего эффекта обычно требуется температура примерно на 5 градусов выше, чем у формулы DCP. Однако бис(2-гидроксиизопропил)бензол, продукт разложения БИПБ, имеет низкую растворимость и в некоторых каучуках образует налет. Необходимо позаботиться о корректировке формулы, чтобы уменьшить количество используемого материала и повысить растворимость продуктов его разложения в каучуке.
Double 25 или 101 в основном используется при вулканизации силиконового каучука, а также может использоваться при вулканизации органического каучука, такого как EPDM, CM и т. д. Double 25 имеет характеристики жидкого состояния и сильную летучесть. Необходимо уделять внимание контролю колебаний процесса и стараться поддерживать стабильность процесса, чтобы обеспечить стабильность плотности сшивки. Поскольку его чистый продукт горюч и взрывоопасен, он не пригоден для работы в замкнутых пространствах, поэтому необходимо уделять внимание вопросам безопасности. При этом температура плавления Шуангеру относительно низкая, поэтому зимой нужно уделять внимание сохранению тепла, чтобы не замерзнуть.
2. Пероксид кеталь
По сравнению с диалкилпероксидами, кетальные пероксиды обладают свойством инициировать сшивку при более низкой температуре и обычно подходят для продуктов, требующих низкотемпературной вулканизации. 1,1-Бис(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексан, широко известный как 3М, является одним из распространенных пероксикетальных сшивающих агентов.
3M имеет низкую температуру вулканизации и может проводить реакции вулканизации при комнатной температуре и небольшой температуре, поэтому он очень подходит для ситуаций, когда требуется низкотемпературная вулканизация. Однако из-за несколько более низкой эффективности вулканизации дозировку необходимо увеличить при использовании с насыщенным каучуком. Кроме того, 3М также имеет определенную склонность к подгоранию, что отрицательно скажется на физических свойствах продукта. Поэтому при использовании 3М в качестве сшивающего агента необходимо уделять внимание контролю условий вулканизации, чтобы избежать чрезмерно высоких температур или слишком длительного времени вулканизации.
Хотя 3М не является широко используемым сшивающим агентом, таким как DCP или BIPB, 3М по-прежнему широко используется в некоторых специальных сценариях применения, таких как производство низкотемпературных уплотнительных материалов, изоляционных материалов, эластомеров и т. д. В то же время 3М также можно смешивать с другими сшивающими агентами для достижения лучшего эффекта сшивки.
Короче говоря, пероксид кеталя является одним из широко используемых агентов, сшивающих каучук, и обычно подходит для продуктов, требующих низкотемпературной вулканизации. При выборе кетальных пероксидов в качестве сшивающих агентов необходимо учитывать их характеристики, ограничения и сценарии применения, чтобы удовлетворить потребности различных материалов в разных условиях. В то же время необходимо уделять внимание контролю условий вулканизации, чтобы избежать возможных проблем с ожогами.
3. Диацилпероксид
По сравнению с диалкилпероксидами, диацилпероксиды имеют очевидную склонность к подгоранию, а генерируемые ими свободные радикалы менее активны, что затрудняет удовлетворение потребностей в переработке большинства каучуков. Кроме того, диацилпероксид также подвержен влиянию технического углерода, что ограничивает область его применения в некоторых специальных резиновых изделиях. Поэтому диацилпероксиды обычно используются только для сшивания силиконового каучука.
Ди(2,4-дихлорбензоил)пероксид является одним из широко используемых диацилпероксидов, широко известных как бис-2-4. Обычно его используют для вулканизации силиконового каучука горячим воздухом и изготовления экструдированных изделий. Подобно другим пероксидам, бис-24 также имеет проблемы с цветением, главным образом из-за низкой растворимости продукта его разложения 2,4-дихлорбензойной кислоты в некоторых каучуках. Чтобы предотвратить проблемы с цветением, формулу можно корректировать посредством вторичной вулканизации или использования антифризов.
Помимо цветения, экологические проблемы также являются ограничивающим фактором для Double 24. Основная проблема заключается в том, что в процессе вулканизации могут образовываться следовые количества полихлорированных дифенилов или ПХБ. Эти опасные вещества представляют потенциальную опасность для окружающей среды и здоровья человека, поэтому необходимо принять меры, чтобы избежать загрязнения. Например, условия вулканизации должны строго контролироваться в ходе производственного процесса, чтобы уменьшить образование загрязняющих веществ; в то же время следует уделять внимание переработке отходов и сточных вод для снижения воздействия на окружающую среду.
Короче говоря, хотя диацилпероксид и обладает определенным эффектом сшивания, он имеет множество ограничений и подходит только для конкретных резиновых изделий. При использовании диацилпероксидов в качестве сшивающих агентов необходимо учитывать его характеристики, ограничения и сценарии применения, а также принимать соответствующие меры, чтобы избежать поседения и экологических проблем.