橡膠已成為現代世界不可或缺的一部分。無論是機械和發動機所必需的軸承,還是動力和液體的傳輸,亦或是旋轉軸系和集裝箱的密封,都離不開這種材料。
橡膠通常采用硫磺進行硫化處理,制造輪胎或橡膠制品。硫磺和橡膠間的化學反應速度很慢,效率也很低。經過測量,該反應在140°C下耗時約6小時,而過長的反應時間在任何生產條件下都是不經濟的。通過該反應制造的橡膠制品易于被氧化降解,無法具備實際應用所需的機械特性。此外,如果添加的硫磺量不足,橡膠就會變軟,而添加過量的硫磺則會使橡膠變硬。我們可以通過開發促進劑克服這些限制。促進劑可以提高化學反應的速度,例如,在170°C下只需10分鐘便可制造橡膠制品。
促進劑的功能首先是使硫磺活化,例如,打開環狀的分子結構(S8)并形成硫原子單體。之后單體硫磺,與添加的促進劑剩余物一起轉變為橡膠分子。這一不穩定群組進一步與橡膠分子鏈發生反應,促進劑剩余物分裂,產生實際的化學交聯。
因此,硫磺與促進劑的反應對于橡膠工業非常重要。本文調查了以高硫磺硫化天然橡膠(NR)為基礎的系統,也調查了低硫磺硫化NR系統(半有效硫化體系),包括硫化體系對網絡特性影響的評估。
通常情況下,次磺酰胺類催化劑在橡膠工業中最為常用,因為它們的反應較為延遲,并且在含有炭黑的橡膠化合物進行硫化的過程中,這類催化劑具有更快的硫化效率。我們選擇了兩種次磺酰胺類促進劑進行調查:N-Cyclohexyl-2-benzothiazolsulfenamid (CBS 由朗盛出品,產品品牌Vulkacit® CZ) 和N,N-Dicyclohexyl-2 benzothiazolsulfenamid(DCBS 由朗盛出品,產品品牌Vulkacit® DZ)。我們將這兩種促進劑與作為參考的、僅含有硫磺的NR化合物進行了對比,并且采用了通用的卡車輪胎膠料配方。