橡胶的发泡原理及影响因素

　　橡胶的发泡原理：固体橡胶发泡生产橡胶海绵，其原理是在选定的胶料中加人发泡剂或再加入助发泡剂，在硫化温度下发泡剂分解释放出气体，被胶料包围形成泡孔'使胶料膨胀形成海绵。决定并影响泡孔结构的主要因素有：发泡剂的发气量、气体在胶料中的扩散速度、胶料的黏度以及硫化速度'其中最关键的是发泡剂发气量、产生气体的速度和胶料的硫化速度的匹配。

　　发泡剂的发气量和分解速度

　　发泡剂的发气量是指单位质量的发泡剂完全分解所释放出的气体在标准状态下的体积，单位为mL/g。发泡剂的分解速度是指在一定温度下'一定质量的发泡剂单位时间分解释放出的气体量。由于聚合物本身并不改变发泡剂的分解机理，因此就可不在聚合物中测发泡剂的发气量。通常是将发泡剂放人一定温度的惰性分散剂(如DOP或矿物油)中'加热一段时间'收集放出的气体'绘制气体体积(换算为标准条件下的体积)随加热时间的关系曲线(如图6-1)，由曲线的斜率可得到该温度下发泡剂的分解速度，分解完全后的气体总体积除以发泡剂的质量就得到发泡剂的发气量。发泡剂品种不同，粒径不同'温度不同'其分解速度不同。一般情况下，分解温度低的发泡剂，其分解速度快;对同一种发泡剂，粒径小，温度高，其分解速度快。发泡剂的发气量与分解速度影响泡孔的大小和结构，发气量大，分解速度快，形成的泡孔大，开孔的概率大。

　　发泡剂的分解速度与胶料硫化速度匹配的分析

　　两者的匹配性影响泡孔的生成和结构。若发泡剂的分解速度或胶料的硫化速度相差太大，不能配合，则不能发泡。发泡剂的分解曲线与胶料的硫化曲线匹配示意图如6-2所示。图6-2中曲线6是硫化曲线，A为焦烧点，D为正硫化点。在A点之前，胶料尚未交联，若此时发泡剂分解(曲线1)，释放出的气体会很容易从粘度很低的胶料中逸出，硫化后则无泡孔产生;若发泡剂在热硫化前期

　　(AB段)分解(曲线2)，由于胶料已开始交联，橡胶料的黏度上升，但仍较低， 泡孔孔壁较弱易破裂，形成开孔结构;如果在热硫化中期(BC段)发泡(曲线3)，由于胶料已有适当的硫化，黏度较髙，孔壁较强不易破裂，有较多的闭孔结构生成;在热硫化的后期(CD段)发泡(曲线4)，胶料已大部分交联，黏度很高，发泡剂分解产生的气体扩散困难，被交联网束缚住形成闭孔结构且泡孔较小;若在D点或D点以后阶段发泡(曲线5),这时橡胶料已全部交联，黏度太高， 不能发泡。

　　要实现两者的匹配，做出更好的橡胶制品，选择发泡剂品种和胶料硫化体系是关键。具体方法有两种：一是根据硫化温度选择分解温度与之相适应的发泡剂，然后再根据发泡剂在该硫化温度下的分解速度来调整胶料硫化速度，如采用迟效性促进剂和其他促进剂并用硫化体系，可采用调整促进剂的用量来调节硫化速度;二是在硫化体系确定的情况下，根据硫化速度选择发泡剂品种及合适的粒径。发泡剂的粒径也是决定发泡剂分解速度的最重要因素之一。粒径减小，粒子的比表面积增大，热传导效率提高，分解速度加快，因此可通过选择合适的发泡剂粒径来调节发泡剂的分解速度与胶料硫化速度之间的平衡。此外，严格控制发泡剂的粒径分布是获得均勾泡孔的关键。发泡剂AC的平均粒径在2〜15fnn之间，不同粒径范围的发泡剂AC，使用条件如表6-2所示。