减震制品的性能波动,可能出在活性氧化锌的配方适配性上
很多橡胶制品厂平时生产的时候,经常碰到开模之后硫化程度忽高忽低的情况,或者做出来的减震制品动态疲劳寿命总达不到测试要求,这其实不全是硫化体系设计的问题,很多时候问题就出在活性剂和配方的适配性上面。不少厂家习惯用普通氧化锌,但是像橡胶密封件,减震底座这类长期要承受交变载荷的产品,对氧化锌活性剂的反应效率,分散均匀性的要求会更精细,我们这边就从活性氧化锌的分散稳定性和交联均匀性两个角度,梳理几个大家平时容易忽略的检查点,供工艺人员调试配方的时候参考。
氧化锌在硫化反应里可不只是简单的pH调节剂,它还会参与形成锌离子络合物,直接影响硫化诱导期和交联键的构成,普通氧化锌因为颗粒容易团聚,比表面积小,在混炼胶里很难做到颗粒级的均匀分散,就会导致硫化刚开始的时候局部锌离子浓度不够,最后形成的交联键分布也不均匀。一般来说减震制品的橡胶层都偏厚,要是内部和表面的硫化程度差得太多,长期受力的时候内部微裂纹的位置就会先萌生疲劳源,高活性的活性氧化锌粒径更细,表面活性也更高,混炼过程里更容易被橡胶大分子浸润,均匀铺展开来,这种更高的分散均一度,能给后续的硫化交联提供更密集,更均衡的反应位点。

除了产品本身的品质,大家还要留意整个配方体系里各个组分对氧化锌的挤压还有屏蔽效应,减震制品很多时候会搭配高填充炭黑或者白炭黑来提升模量,但是高填充体系会吸附掉大量的硫化活性剂,要是活性氧化锌的用量还沿用常规水平,锌离子浓度被稀释之后,硫化速率就会降下来,这里得根据填料的比表面积和吸油值重新核算活性氧化锌的用量,别死守“5份”的老经验值,具体的调整幅度还要结合配方摸试验证才行。配方里的硬脂酸或者其他脂肪酸类分散剂,会和氧化锌反应生成锌皂,在硫化反应之前就消耗掉一部分锌离子,要是氧化锌活性不够高,或者本身用量偏少,这部分消耗就可能占掉硫化需要的有效锌源,把普通氧化锌换成活性氧化锌之后,同等用量下有效锌离子的释放效率更高,对加工助剂的缓冲能力也更强。活性氧化锌的粒径要是太细的话,放在开炼机或者密炼机里反而容易随风飘走,或者粘在辊筒上,最后实际配入量就不够,碰到这类高活性助剂,用预分散母胶粒的形式,或者调整下加料顺序,比如等炭黑吃料完成之后再投进去,就能有效减少损耗,保证最终胶料里的有效含量符合设计要求。
要是减震制品的耐疲劳寿命测试结果不稳定,大家可以慢慢排摸,同一配方下分别用普通氧化锌和活性氧化锌做试样,对比下疲劳寿命的均值和离散度有没有明显差异,要是离散度缩小了,就说明分散均匀性是主要影响因素,也可以去检查混炼胶的硫化曲线,看最小扭矩(ML)和正硫化时间(t90)的批次波动情况,活性氧化锌批次之间的活性差异通常很小,要是波动太大,就得去排查存储环境或者称量环节的偏差,还可以观察最终制品的断面微观形貌,要是能看到明显的团聚颗粒或者色差区域,就说明活性剂的分散还有改善空间,这时候可以考虑同步调整混炼时间或者排胶温度。

选活性氧化锌的时候,也不是活性越高就越好,活性特别高的产品储存期间很容易吸潮结块,一旦结块了反而更不利于分散,通常情况下,常规的减震制品,选用比表面积在30-50m²/g的活性氧化锌就可以,分散性和反应活性的平衡度比较好,对要求极低压缩永久变形的制品,才可以选活性更高的产品,但是必须搭配防潮包装,做好短期周转的管理。

活性氧化锌在减震制品里的应用,核心根本不是简单替换材料本身,而是要在具体的配方里实现活性,分散性和加工性的协调,要是您在生产过程里碰到硫化不均,疲劳寿命波动这类实际问题,想要从助剂选型或者配方用量调整的方向获得一些参考思路,杜巴化学的技术团队可以结合您的具体配方和工艺要求,协助分析,提供配方改性和工艺改进的全流程技术支持。