做橡胶配方的人,经常听到老师傅说“促进剂加1个点”“这个料促进剂点数低了”,很多新手一听就懵,不知道这个“点数”到底是什么意思。其实说白了,促进剂点数就是指促进剂在配方里的用量比例,是以生胶重量为100份做基准来算的份数,行业里也叫phr(每百份橡胶的份数)。这篇文章就用大白话把促进剂点数讲清楚,帮你搞明白怎么定用量、怎么算重量、加多了加少了会有什么问题。
橡胶配方的计量习惯是以生胶为100份,其他所有配合剂都按照相对生胶的份数来写。比如配方里写促进剂CZ为1份,那就是每100公斤生胶配1公斤CZ,这个“1份”平时口头就叫“1个点”或者“1个点数”。要注意的是,这里的点数不是百分比的百分比,而是相对于橡胶重量的份数。有些半有效硫化体系和有效硫化体系里,促进剂点数会明显提高,比如加到3个点、5个点,都是围绕这个基准来说的。
不同类型的促进剂,点数差别很大,日常生产中比较常见的范围大致如下。噻唑类的M、DM,一般点数在0.5到1.5之间;次磺酰胺类的CZ、NS、NOBS,通常在0.5到1.5之间,轮胎、胶管这类制品用得多;秋兰姆类的TMTD、TMTM,单独当主促进剂时点数不高,常常在0.3到1左右,更多是拿来做副促进剂,点数在0.1到0.5之间;二硫代氨基甲酸盐类活性高,点数一般只有0.2到0.5,加多了很容易焦烧。当然,这只是常见范围,具体还要看胶种、硫黄用量和硫化温度,不能生搬硬套。
知道了点数,算料就很简单。举个例子,一锅料用天然橡胶50公斤,配方里促进剂NS是1个点,那NS的实际投料量就是50乘以1%,也就是0.5公斤。如果配方里同时有主促进剂和副促进剂,就分别按各自的点数算,再一起称。有些小料是配成母炼胶或者膏状预分散体加入的,这时候还要把母胶里的有效含量算进去。比如用80%含量的促进剂母粒代替纯粉,投料量就要除以0.8,否则实际有效点数就少了。
第一是硫化体系。普通硫黄硫化体系里,硫黄多、促进剂少,点数一般在1个点左右;半有效和有效硫化体系反过来,硫黄减下来,促进剂点数加上去,目的是提高耐热性和抗老化性能。第二是硫化温度和效率要求。温度低、要快速硫化,点数往往要适当增加,或者搭配活性高的副促进剂。第三是胶种。天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶对促进剂的敏感度不一样,比如三元乙丙因为硫化速度慢,促进剂点数通常比天然胶高不少,主促进剂加副促进剂的总点数达到4到5个点也很常见。第四是填料和软化剂的影响,炭黑品种、白炭黑用量都会吸附一部分促进剂,白炭黑用量大时经常要补加醇类活性剂或者提高点数来补偿。
促进剂点数偏低,最直接的表现就是硫化速度慢,硫化曲线爬不上去,产品定型慢、产量低,严重的时候欠硫,物理性能和耐老化都跟不上。点数偏高,问题也不少:一是容易焦烧,混炼和停放过程中就先交联了,胶料报废;二是过硫风险大,产品发脆、撕裂强度下降;三是可能喷霜,特别是秋兰姆类和部分次磺酰胺类促进剂用量超过溶解度后,制品表面会析出一层白霜,影响外观和粘合。所以点数不是越多越快就越好,要和硫黄、活性剂、加工工艺匹配起来,找到平衡点。
日常调配方时,建议一次只动一个变量。想加快硫化速度,可以先用流变仪测一下当前配方的焦烧时间和正硫化时间,再决定是加0.1到0.2个点促进剂,还是搭配少量秋兰姆类副促进剂,通常小幅调整就够用,避免一下加太多导致焦烧。冬季车间温度低,硫化速度会变慢,有些厂会微调点数,但更稳妥的做法是控制胶料温度和停放条件,而不是大动配方。另外,换促进剂供应商或者从粉剂换成预分散体时,一定要按有效成分重新折算点数,小料称量要精确到克,尤其是点数只有零点几的品种,称量误差对硫化影响非常明显。最后提醒一句,每次改动点数后,把配方、批次、硫化数据记进台账,积累下来就是自己的经验库,比到处抄配方靠谱得多。
总结一下,促进剂点数就是以100份生胶为基准的促进剂份数,理解了这个概念,看配方、算投料、调硫化速度就都有了抓手。掌握常见促进剂的点数范围,弄清楚胶种、硫黄、温度对用量的影响,再配合流变仪数据慢慢微调,就能把硫化体系调得又快又稳。