经济型高抗撕气相胶的开发过程分享

背景

目前市场上比较经典的过氧化物硫化型高抗撕气相胶为Dow公司的TR系列

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目标

基于自产气相白炭黑XX-200开发一个系列的高抗撕气相胶，要达到的主要技术要求如下：

①   使用自产的XX-200白炭黑；

②   双二五硫化后一段硫化撕裂强度≥35kN/m（直角撕裂裁刀不带缺口）。

主要思路

1， 高抗撕表征

硫化交联后的胶料在受到拉伸应力后因乙烯基交联点的不均匀分布，应力分散，呈现出高的撕裂强度，表现在撕裂测试试片上为撕裂口为“S”状态。

“S”形撕裂口是高抗撕混炼胶的典型特征。

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2， 乙烯基分布（生胶的选择）

乙烯基交联点不均匀分布，在配方设计时一般使用高低乙烯基搭配，常见的选择端乙烯基生胶（110-0，两端乙烯基，侧链不含乙烯基）搭配甲基封端的高乙烯基生胶。

因高乙烯基生胶生产过程中可能出现的支化（支链化），在混炼胶配方设计中，我一般选择甲基封端的高乙烯基硅油作为生胶的替代品，常用的几个规格的多乙烯基硅油如下：

V3:乙烯基含量3%mol质量分数，粘度3000cs，甲基封端

V5：乙烯基含量4.5%mol质量分数，粘度3000cs，甲基封端

V10：乙烯基含量10%mol质量分数，粘度2000cs，甲基封端

3， 其他原料的选择

结构化控制剂：

①   理论上羟基硅油和烷氧基硅油及烷氧基硅烷都可以使用，这里仅使用羟基硅油。

②   不可选择乙烯基羟基硅油之类（其他的还有乙烯基三乙氧基硅烷等能引入乙烯基的原料）。主要的目的是尽量减少这些引入的乙烯基对最终交联结构的影响。

含氢硅油：高含氢硅油（一般选择高含氢硅油），一般0.3~0.5份，目的是尽量减少一二段硬度差。

内脱模剂：根据需要选择

4， 白炭黑

自产的XX-200白炭黑。

开发过程（以50度胶为例）

配方及测试

原料	1#	2#	3#	4#
V004生胶	95	94.4	93.5	93.5
多乙烯基硅油V3	5	5.6	6.5	6
多乙烯基硅油V5	/	/	/	/
多乙烯基硅油V10	/	/	/	0.5
XX-200气相白炭黑	42	42	42	44
羟基硅油	4.4	4.8	4.8	4.8
含氢硅油	0.3	0.3	0.3	0.3
内脱模剂	0.2	0.2	0.2	0.2
测试（1%双二五，175℃*8min硫化）
塑性值	158	156	154	179
密度	1.150	1.154	1.153	1.169
硬度	47	48	47	50
拉伸强度	10.1	10.3	10.5	10.2
伸长率	746	615	758	676
撕裂强度	47.0	44.4	46.3	51.8

过程分析：

①   1#配方在小试实验室测试时，撕裂表现不很稳定。撕裂试片5平行测试时经常出现5片中4片高抗撕，1片普通抗撕。甚至还有3片高抗撕，2片普通抗撕的情形出现；

②   1#和4#方案在中试放大时，撕裂强度测试也表现出不稳定，撕裂试片上的“S”形撕裂口也是时有时无。测试情况与小试类似；

③   原因分析：使用V004端乙烯基生胶与高乙烯基硅油配合是正常的思路。从目前的实验结果看，其抗撕不稳定可能与端乙烯基生胶的乙烯基封端有关：

端乙烯基生胶分子链有三种结构:

Vi……Vi

Vi……R

R……R

若端乙烯基生胶中第二或第三类的分子链较多的话，就会导致乙烯基交联网络不稳定。

对策：将V004生胶替换为M005生胶（甲基封端，侧链带两个乙烯基基团）。相对V004生胶，M005的分子结构更简单稳定，不存在封端乙烯基缺失的问题

原料	5#	中试
M005生胶	93.5	93.5
多乙烯基硅油V3	6	6
多乙烯基硅油V5	/	/
多乙烯基硅油V10	0.5	0.5
XX-200气相白炭黑	44	43.1
羟基硅油	4.8	4.8
含氢硅油	0.3	0.3
内脱模剂	0.2	0.28
测试（1%双二五，175℃*8min硫化）
塑性值	179	218
密度	1.169	1.17
硬度	50	52
拉伸强度	10.2	9.9
伸长率	676	629
撕裂强度	51.8	50.8

结论：换用M005生胶后，小试和中试的撕裂强度测试结构都很稳定，配方设计基本达到了设计目标，配方定型转产。

总结：

1， 因为白炭黑自身补强较差，因此在配方设计上为了补强使用了比Dow更多的白炭黑份数，具体体现在密度上我们的产品要比Dow的高一些。但因为白炭黑为自产，成本增加有限；

2， 在配方开发过程中又一次暴露了V004生胶的问题，即封端的不确定性。端乙烯基生胶封端不稳定的话，其应用会严重受限，尤其体现在低硬度胶料上，具体的表现就是：硬度偏高（硬度不稳定，尤其20/30这类胶，有时候硬度压不下去），混炼胶发粘，粘模。

3， M005生胶和M008生胶的应用面有所扩展。之前大家使用甲基封端生胶时更多的是看中其耐高温特性，将其应用在了耐高温混炼胶配方中，其实在我们日常的通用型混炼胶/高抗撕混炼胶中，其都能替代端游戏生胶发挥重要作用。

请教下，V004。M005啥意思，代表什么？

50度，50代表什么

zemxldz 发表于 2021-4-27 10:42
请教下，V004。M005啥意思，代表什么？

50度表示 邵氏硬度50，V004表示乙烯基封端的端乙烯基生胶，M005表示甲基封端的甲基乙烯基生胶。