硅胶硫化体系详解（3）

     天然橡胶和丁苯橡胶的新型硫化剂是2-间二氮苯次磺酰胺。与一般次磷酰胺促进剂相比，它们可使硫化速率提高得更快、硫化程度更高及诱导期更长。
     丁基橡胶在热水中的“冷”硫化除使用二枯基过氧化物外，还可添加醌醚。在60℃时硫化时间为9d，在95℃下则分别为12h和3h。
      降低焦烧速率的新方法  近十年来，为了降低焦烧速率，使用了许多新型化合物。四苄基二硫化秋兰姆与次磺酰胺的并用物以及2-吡嗪次磺酰胺对大多数用硫黄硫化的橡胶有效。对于丁苯橡胶与丁二烯橡胶的并用胶，建议使用四甲基异丁基一硫化秋兰姆。对丁腈橡胶与一元乙丙橡胶的并用胶建议使用二甲基丙烯酸锌。丁腈橡胶和异戊橡胶用过氧化物硫化时使用酚噻嗪极其有效，而硫化三元乙丙橡胶时有效的是酚噻嗪及2,6-二-特丁基-甲酚。
      降低返原性  建议使用二乙基磷酸的衍生物来降低返原性。此外，还可使用六次甲基双(硫代硫酸)钠、五氯-β-羟基乙基二硫化物、双(柠檬酰胺)与三十碳六烯的并用物、二苯基二硫代磷酸盐(Ni、Sn、Zn)、1-苯基-及1,5-二苯基-2,4-二硫脲与N-环己基苯并噻唑次磺酰胺的并用物等。
      使用含0.1%至0.25%的双(2,5-多硫代-1,3,4-噻二嗪、0.5%至0.3%双(马来酰亚胺)及0.5%至3%次磺酸胺的并用物也很有效。使用含硫黄及烯烃基的烷氧端基硅烷硫化剂则没有返原现象。使用脂肪酸锌和芳香酸锌盐的并用物不仅可以减轻返原，而且还可以改进硫化胶的动态性能。加入1,3双(柠檬亚氨甲基)苯不仅可以减轻返原，同时还可提高硫化胶的抗撕裂性及强度。
      使用硫黄硫化活性剂的新途径  通常将ZnO(3-5质量份)与硬脂酸(1份)加以组合作为硫黄硫化的活性剂。目前使用各种方法来降低氧化锌的用量，甚至取代氧化锌。例如，将促进剂M与促进剂TT和ZnO、硬脂酸的并用物加热至100-105℃可使橡胶中ZnO含量降低至2质量份。
      有时，也使用经聚合物表面活性剂溶液处理后的SiO2和ZnO并用物，这样，可降低ZnO用量，也曾采用过以ZnO“包覆”的无机填料。在某些场合，可采用电池生产中的下脚料取代ZnO，也可采用Ca、Zn及二氧化硅的并用物。

      近年来，人们开发了许多新型硫化体系用于饱和橡胶的硫化。例如，用树脂硫化氢化丁腈橡胶时添加马来酰亚胺可降低焦烧危险性。有人推出了硫化饱和三元乙丙橡胶的新型共硫化剂，即脂肪族双(烯丙基)烷烃二元醇及双(烯丙基)聚乙烯醇等。使用这些共硫化剂可以提高硫化速率并改进硫化胶的物理机械性能。
      为了完善含卤素橡胶的硫化科技人员作了许多研究工作。用金属氧化物硫化含氯橡胶，其交联键都很脆弱。很多研究旨在克服这一缺点，如建议往ZnO及MgO中添加二硬脂酸二胺[RNH(CH2)3NH2]•2C17H3COOH，后者可改善力学性能。许多含氯橡胶，如氯丁橡胶、氯化丁基橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶及氯醚橡胶等硫化时使用2,5-二硫醇基-1,3,4-噻二嗪的有机多硫衍生物与Mg0的并用物。 如果在氯丁胶料中含有用硅烷处理过的白炭里，则可以多硫有机硅烷及硫脲衍生物作为硫化体系。这样制得的硫化胶具有高抗撕性能。
      硫化氯丁橡胶时常用多胍替代ZnO。载于分子筛上的新型硫化剂2-硫醇-3-四基-4-氧噻唑硫醇可使橡胶的耐疲功性及耐热性增高，它可代替有毒性的乙烯硫脲。也可用含硫黄、秋兰姆及低聚胺的硫化体系来硫化氯丁橡胶。在使用。3-氯1,2环氧丙烷与秋兰姆自共聚的低聚物硫化氯丁橡胶时，胶料的焦烧稳定性提高，硫化胶的物理机械性能也有所改善。也有建议用乙烯硫脲作为氯丁橡胶的硫化剂(它也可用于硫化三元乙丙橡胶)。在许多研究工作中都讨论了氯丁橡胶新的硫化方法。包括用金属硫化物取代金属氧化物，使改性填料参预硫化过程。
      例如，用硫化氢处理的K354炭黑，硫含量为6-8%，它也可与金属(Ba、Mo、Zn等)硫化物及氯丁橡胶作用，在填料表面生成交联键。与含ZnO及MgO的批量生产的硫化橡胶相比，前者橡胶的强度提高了50%，抗疲劳性能提高了1.5个数量级，永久变形减少到2%，硬度耐热氧老化和耐油、耐化学腐蚀性均得到提高。
      使用含氯丁橡胶，以乙烯双(二硫代氨基甲酸)铵改性的气相白炭黑及炭黑K345(50质量份)的体系，也能达到上述效果。与用ZnO和MgO硫化的批量生产的橡胶相比，试验硫化胶的强度、抗撕性能及耐磨性能均有提高，动态疲劳性能提高1.5个数量级，耐热性及耐酸性提高了2-9倍。
      使用经特殊处理的气相白炭黑(30质量份)作为氯丁橡胶的填充剂，可根本改善氯丁橡胶的所有力学性能。先用SiCl4处理气相白炭黑，在其表面生成OsiCl3基，取代OH基。然后用乙烯双(二硫代氨基甲酸)锌及乙烯双(二硫化秋兰姆)的螯合盐改性之。使用此种体系的橡胶，其强度比批量生产橡胶要高5MPa，永久变形为3-6%，撕裂强度为43-61KN/m(批量胶为9.5KN/m)。试验橡胶的耐磨性能比批量橡胶的要高1.5倍，而耐疲劳性能则提高2倍。 
      氯化丁基橡胶，溴化丁基橡胶以及异烯烃和n-烷基苯乙烯的含氯，含溴共聚物可以用二(五甲撑四硫化秋兰姆)和ZnO硫化。特-己基过氧化苯甲酸酯可用于硫化卤化丁基橡胶，此时，不会释放有毒气体甲基溴。氯化和溴化丁基橡胶硫化胶以及异烯烃与烷基苯乙烯的含氯及含共聚物在以添加胺盐的三嗪硫醇胺盐硫化时，硫化胶具有高强度及高耐热性。
      含无机填料的氯化丁基橡胶可用烷基苯基二硫化物与二邻苯二酚硼盐的二-邻-甲基胍盐硫化。此种硫化胶的强度可从2.4MPa提高到7.5MPa。将金属硫化物与用于氯化丁基橡胶硫化的硫黄硫化体系组合也有良好的效果。此时，在橡胶配方中应含炭黑及10份用氨改性的气相白炭黑。硫化胶的强度可由18MPa增至22MPa，永久变形降至8%，撕裂强度为101kN/m(批量生产橡胶为86kN/m)，耐磨性几乎提高了2倍，耐疲劳性能提高了3倍以上。对氯醚橡胶及氯磺化聚乙烯及其共聚物也有类似的效果。氯化丁基橡胶硫化时也使用金属硫化物，但要在脱水沸石参与下进行。沸石具有高吸附性，它可吸收释放出来的气体，从而使硫化胶较为密实，并改善了性能。例如，强度从18MPa增至24MPa，撕裂强度为90kN/m(批量生产的橡胶为46kN/m)，耐磨性提高了1倍，而耐多次形变疲劳性提高了二个数量级。
      含氯橡胶(氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯等)可用对醌二肟、软锰矿及三氯化铁FeCl3•6H2O的并用物进行低温硫化。
      一般认为，硅橡胶硫化体系的选择是非常有限的。但有关硅橡胶硫化的专利却不少。大多数专利涉及室温固化。此种硫化要求使用带胶层的储槽、电镀槽，在电器表面需涂上绝缘层。当橡胶用作密封或其它目的时常要求室温硫化。
     硅橡胶低温硫化最简便的方法是使用表面有OH基的白炭黑。此类填料在有疏质子溶剂条件下用含氯七甲基环四硅氧烷处理。在催化剂月桂酸二丁基锡存在下填充气相白炭黑的聚二甲基硅氧烷-α,ω-二醇也能室温硫化。某些种类的聚硅氧烷可在经含硅端羟基齐聚物处理后的白炭黑存在下硫化。 含硅端烷氧基饱和弹性体在使用含硫的抗氧剂时能自硫化，生成硅氧键。硫化胶的耐热性良好。 
     与填料改性无关的硅橡胶冷硫化的一般原则在研究论文中有所阐述：
     [1]在由带OH端基的生胶和RSiX3型交联剂组成的“单组分”体系中生成交联键。(式中X为羟基、亚胺基、硅氮基或乙二酰胺基)。这些基团在空气中的水份作用下水解，生成OH基，此后无需催化剂通过缩聚便生成Si-O-Si键。
     [2]于催化剂(Pt，Sn，Ti的衍生物)参与下在含有能相互作用的含活性基团的两种硅橡胶组成的“双组份”体系中生成交联键网络。
     [3]在有填料、无催化剂时，两种或多种硅橡胶的端基可能会相互作用。
     事实上，第2、第3种情况是性质相同，但含有不同活性基团的自硫化胶料。目前，大量专利描述了这些过程的不同方面。但其中大多数只在细节上有所不同。例如一种可打印12×104次、用于激光打印机的橡胶，(强度为5MPa)，是不用催化剂的甲基硅橡胶或二苯基硅橡胶，甚至其它硅橡胶。由含端羟基和三甲基硅的两种二甲基硅橡胶与七甲基乙烯基硅橡胶及炭黑组成的体系也可进行硫化。此外，硫化反应也可在含端羟基的有机硅橡胶与带ON=CR2交联剂的聚硅氧烷的混合胶料中进行。端羟基二甲基硅橡胶在无水份时可用硅烷的二、三及四官能衍生物硫化。
      含硅烷醇端基的有机硅橡胶可在无机填料存在条件下用乙烯基(三羟基)硅烷硫化。含三甲基硅烷醇端基的硅橡胶在催化剂存在下，可用乙烯基三甲氧基硅氧烷硫化。硫化条件为20℃×7d。所得硫化胶强度达5.6MPa。此种胶料用于制作涂层及粘合剂，也可用于电子、医疗及食品工业。由含烯烃端基的聚硅氧烷，含SiH基的聚硅氧烷、催化剂及硅氧烷胶粘剂组成的胶料也可硫化。其硫化胶与热塑性塑料和树脂的粘接性极好。在Pt催化剂及NH3存在下，有一种含烯烃基的聚硅氧烷的混合胶料也可硫化。硫化胶的压缩永久变形很低。N-杂环硅烷，如双(三烷基羟基硅烷基烯基氧化)吡啶，是金属、塑料粘接的增粘剂。在Pt催化剂及填料存在下，它们可用于硫化端乙烯基硅氧烷及聚羟基硅氧烷的混合胶料。硫化反应持续时间为7d。与铝粘接的剪切强度为3.8MPa。
含有各种可反应官能团的橡胶(性能不同)在有无害特殊硫化剂便可共硫化，这不仅对硅橡胶的低温硫化是可行的，而且也适用于其它橡胶的高温硫化。如氯化天然橡胶与羟基丁腈橡胶共硫化，可制得耐油、耐磨橡胶。氯化丁基橡胶与羟基丁腈橡胶在180℃下不用硫化剂便可共硫化。羟基丁腈橡胶与氯磺化聚乙烯橡胶，包括填充炭黑的胶料也可共硫化。聚氯乙烯与氢化丁腈橡胶的并用胶在180-200℃下可共硫化，生成胺基和醚基交联键。环氧化天然橡胶和氯磺化聚乙烯填充炭黑的胶料，在无硫化剂时可共硫化。硫化胶的强度及撕裂强度极高，且耐磨性好。在无交联剂的情况下，环氧化天然橡胶与氯丁橡胶及羧基丁腈橡胶的并用胶可共硫化。聚氯乙烯与羧基丁腈橡胶在180℃下共硫化，硫化胶的耐油、耐磨性都高。 
     因此，选择带活性官能基的配对橡胶，在无特殊交联剂的情况下进行共硫化，是近年来为解决硫化产生的生态问题和改善硫化胶性能的主要方向之一。