橡胶工业生产中使用氧化锌作为硫化活性剂,其作用就是充分发挥有机促进剂的作用,减少促进剂用量或缩短硫化时间,氧化锌加入橡胶中除具有硫化活性的作用,兼具有硫化、补强、增容的作用。
目前橡胶工业中,应用大的品种是间接氧化锌,虽然纯度较高、粒子较小,但与八十年代中后期发展起来的纳米氧化锌相比存在着比表面积小、活性低,在胶料配方中用量大都在3~5%时才能对硫化充分活化。
氧化锌作为活性剂,用量一般为橡胶用量的3"--5%,仅以2000年橡胶消耗200万吨计算。
年消耗约为6一10万吨(不包括其它行业中氧化锌用量)。
氧化锌的生产因制造工艺不同,主要有直接法氧化锌、间接法氧化锌和近年来发展起来的纳米氧化锌,但都是通过锌精矿砂经过不同的制造方法生产的。
文献报导采用纳米氧化锌可降低用量,并保证较高的活性,而我国锌矿石资源相对缺乏,因此降低氧化锌用量,节约锌资源有着重要的意义。
2氧化锌在橡胶中的作用机理
氧化锌在橡胶中的作用是在有机促进剂发展过程中,发现其对许多促进剂有加促进的作用“1。
随着氧化锌在橡胶中作用的研究,逐步认识到氧化锌在硫化过中的作用机理和方式。
文献报导,硫化过程中氧化锌与促进剂、硫磺、硬脂酸、橡胶大分了链以及相应的中间产物都能进行反应,说明了氧化锌在橡胶硫化过程中活化促进作用的复杂性。
但大量的试验结果表明:氧化锌作为硫化活性剂主要对硫化过程中化学交链键的形成速度、交联键类型和数量有着重要的影响,从而提高硫化胶的交联程度。
众所周知,橡胶配合体系中,有机配合剂能够溶解于橡胶胶料中,只不过存在着溶解度的大小。
随着温度的变化和配合剂的加入量,出现部分配合剂的结晶或喷出,无机配合荆在橡胶中则一般是以分散状态存在。
因此在硫化过程中可以认为:可溶配合剂之间的反应是按化学计量比例进行反应,氧化锌作为活性剂与有机促进剂、硬脂酸、硫磺等反应则是氧化锌粒子表面。
文献12l报导氧化锌因对因对电子的亲合能大,吸附促进剂在硬脂酸的作用下j生成可溶橡胶的促进剂锌盐,从而提高在胶料中的溶解度,并与胺或脂肪酸络合形成一种锌的络合物,可表示为XSZnSX(X:促进剂,L:脂肪酸或胺),使促进剂更加活泼,硫磺加入到络合物中,诱导活化形成很强的硫化剂。
在此过程中氧化锌粒子表面不断地反应,粒径不断地降低,消耗氧化锌直到达到胶料的充分硫化。
从这种意义上分析,氧化锌与硬脂酸j促进剂、硫磺等反应是在氧化锌粒子的表面。
因此可以认为传统氧化锌用量5%是基于某一特定的氧化锌粒径而能使硫化充分活化的高甩量。
随着氧化锌粒径大小的改变,氧化锌比表面积和结构性决定着对硫化的活化作用。