环保型氧化锌在橡胶未来发展的应用

1、新型氧化锌在橡胶未来发展中的应用沈坤照 黄利炫 黄改娟 洛阳市蓝天化工厂 摘要：随着人们生活质量的提高，加快汽车工业的发展，人们对轮胎环保性能要求越来越高，已清楚认识到锌及重金属含量对生态环境造成潜在危害，为缓解和解决该问题。洛阳市蓝天化工厂在2005年研发一种低锌、高效、环保、节能的新型氧化锌，实现绿色、低碳、减排目标。它与普通氧化锌对比试验结果表明，它符合橡胶未来发展的要求，有很好的经济效益和市场前景。随着汽车工业的发展，人们对轮胎的环保性能要求越来越高，轮胎的有害金属也越来越被汽车工业所关注，国际上更关注。如何降低轮胎中有害金属含量已成为国际性研究的课题，氧化锌作为橡胶硫化的活性剂，硫化

2、剂被广泛使用，铅、镉等杂质是轮胎中重金属含量的主要来源。锌是一种接近于重金属，当浓度高于一定值时会对环境造成污染，会对人身健康、水生、动植物造成不良影响。因此，研发一种低锌、高效、环保、节能的新型氧化锌来替代普通氧化锌，纳米氧化锌是符合橡胶未来发展需要。一、氧化锌的现状与分析：1、普通氧化锌99.7%没活性，（比表面积4m2/g8m2/g）不易分散。2、活性氧化锌：活性氧化锌的生产工艺是用99.7%的优质氧化锌或者以湿法氧化锌经济碎减小粒径，添加分散一类的助剂，达到增加比表面积和改善分散度，但大部分比表面积在20-30 m2/g之间，质量参差不齐，含锌量高。因此推广使用在理论和实践上可行性不够

3、。3、纳米氧化锌：目前市场上推广的纳米氧化锌其实就是湿法氧化锌，由于粒径小、易团聚、很难分散，要多用硬脂酸，增加成本。因此，在橡胶工业生产中不被广泛应用。4、而洛阳市蓝天化工厂在2005年成功研发纳米级高反应界面活性氧化锌，它因生产工艺独特，使氧化锌结构形成包敷状，核心由活性剂组成，氧化锌包敷在它的表面。因此，它具有高的反应界面、比表面积大（80 m2/g以上）、灼烧失量大，里面含有结晶水，分散性特别强等特点。在混炼时，它能均匀的分布在胶料表面，快速发生反应缩短混炼时间。硫化后胶料中无残留氧化锌。这样真正有效地减少氧化锌在橡胶中的用量，且保证胶制品物理机械性能不变，做到节能、环保、绿色、减排，

4、实现低碳的目标属环保型氧化锌。它的锌含量只有50%-60%已获国家发明专利。二、下面是无氧化锌与加有不同氧化锌胶料的性能对比1、 强力性能： （表1） 151101511515120无氧化锌99.7%中科HN-50无氧化锌99.7%中科HN-50无氧化锌99.7%中科HN-50拉力强度6.725.927.727.27.926.22726.37.52224.023.6伸长率611560566564626553570556613565548566300%定伸1.912.012.512.32.211.712.312.12.19.110.510.2硬度3258596032596060335960572

5、、老化性能：（表2） 项目氧化锌品种 拉力强度伸长率M300%无氧化锌12.75425.499.7%19.343212.9中科16.73459.5HN-5023.646214.6从（表1）（表2）可说明在橡胶工业生产中，如果不加氧化锌，在硫化时，胶料发粘，硫化后胶料与模具粘接紧密，很难脱离膜具，胶片外观发暗、无光泽。强力试验结果表明：不加氧化锌的胶料，它的拉力强度与加有氧化锌的胶料差4倍多，定伸性能差6倍多，耐老化性能很差。因此，氧化锌在橡胶工业生产中有不可替代性。它对橡胶制品的物理机械性能起决定性作用。三、新型纳米级高反应界面活性氧化锌HN-50与普通氧化对比：1、化学成份分析如下： （表3

6、）检测项目检测结果HN-50普通氧化锌氧化锌%专利99.7%水份%0.580.25铜含量%0.00010.0003锰含量%0.00020.0005铅含量%0.00210.0050比表面积m2/g762.3平均粒径nm50- 2、氧化锌在胶料配方中的实验：2.1、实验条件：2.1.1、实验原料：HN-50、普通氧化锌（大连产）；天然胶、其他原料为橡胶工业常用材料。2.1.2、实验用设备仪器；混炼设备：8标准开放式炼胶、硫化设备350350平板硫化机、未硫化胶及硫化性能测试用橡胶常用的测试仪器。2.1.3、鉴定胶料配方：其他配方不变只改变氧化锌的用量。2.2、实验结果：（表4）纳米级高反应界面活性

7、氧化锌HN-50与普通间接法氧化锌分二组配方与未硫化胶化特性（表4）。由（表4）可说明在151时纳米级高活性氧化锌HN-50它的硫化活化作用明显增加，它的最大转距也明显高于普通间接法氧化锌。2.2.1、硫化胶物理机械性能：纳米级高反应界面活性氧化锌HN-50与普通氧化锌分二组配方试验的物理机械性能附（表5）硫化胶物理机械性能及老化性能 附(表5）：配方编号1234硫化条件151101520101520101520101520硬度、邵尔A575654545554565653555654拉伸强度21.919.817.118.216.011.425.022.017.919.917.614.9扯断伸长

8、率%550.8530.9527.3487.4461.3389.2536.3504.2512.1483.3458.8417.4M300%定伸9.38.57.19.08.37.710.710.27.910.29.69.3扯断永久变形%282424241817272725241818阿克隆磨耗g0.97900.26770.84420.2572老化性能10024h拉伸强度Mpa18.88.919.910.4扯断伸长率%452.6323.4436.0302.6M300%定伸11.38.012.810.2扯断永久变形%18221918 由(表5)说明纳米级高反应界面活性氧化锌HN-50在不同用量配方中它的

9、物理机械性能已达到和超过普通氧化锌（99.7）。如拉力强度、定伸应力等。因此纳米级高反应界面活性氧化锌HN-50可以完全等量替代普通间接法氧化锌（99.7%），且保证胶料物理机械性能不变，提高了耐磨、耐老化性能。总结：通过实验可说明洛阳市蓝天化工厂研发生产的第四代包敷状纳米级高反应界面活性氧化锌HN-50，可以完全等量替代普通氧化锌（99.7%），具有完全相同的物理机械性能。通过试验可说明，氧化锌对橡胶的拉力强度、磨耗、抗老化性等其它物理性能起决定性作用。因此，氧化锌在橡胶中具有不可替代性。从HN-50与普通氧化锌它的比表面积可说明HN-50产品它具有高的活性、高的反应界面，提高胶料的交联密度，是普通氧化锌所不及的。纳米级高反应界面活性氧化锌HN-50是节能、环保、高效的新型氧化锌材料能减量应用，实用锌量只有30%-40%，符合国际橡胶行