電線電纜-橡膠手冊

手冊

加工助劑

引言7

加工助劑的功能8

什么是加工助劑?9

加工助劑的歷史10

加工助劑的分類12

潤滑劑14

脂肪酸14

脂肪酸酯15

金屬皂鹽15

脂肪醇16

脂肪酸酰胺16

有機硅16

聚乙烯和聚蠟16

其他產(chǎn)品16

潤滑劑的性能和作用機理17

使用潤滑劑進行加工24

Struktol產(chǎn)品及其用途25

物理和化學(xué)塑解劑26

塑解劑有何功效？

低粘度天然膠31

使用塑解劑進行加工32

Struktol產(chǎn)品及其用途33

均勻劑35

燒類樹脂37

苯并吠喃樹脂38

石油樹脂38

共聚物38

菇類樹脂39

瀝青39

松香40

酚類樹脂41

木質(zhì)素41

2001年10月修訂版

使用均勻劑進行加工42

Struktol產(chǎn)品及其用途42

分散劑43

使用分散劑進行加工43

Struktol產(chǎn)品及其用途43

增粘劑44

使用增粘劑進行加工45

Struktol產(chǎn)品及其用途45

增塑劑46

使用增塑劑進行加工49

Struktol產(chǎn)品及其用途49

預(yù)制劑50

Struktol產(chǎn)品及其用途52

金屬氧化物預(yù)制劑52

硫磺預(yù)制劑52

活化劑54

使用硫化活化劑進行加工59

硅膠及偶聯(lián)劑60A

四硫代物

二硫代物

氟硫基

筑基

struktolSCA98&SCA985報告60B

隔離劑61

用于非硫化配方和加工材料的隔離劑61

脫模劑62

除塵劑63

有機類脫模劑64

硅油65

半永久性脫模劑65

配料潤滑劑66

Struktol產(chǎn)品及其用途67

心軸脫模劑67

半永久性脫模劑68

STRUKTOLPERMALEASE系列68

硅油69

模具清潔膠70

加工助劑對變色的影響70

過氧化物分散劑70A

二異丙苯基過氧化物

DBDB

過氧化物需求量71

橡膠與金屬的粘結(jié)72

測試方法--加工助劑的評估72

分散性和均勻性73

流變性能測試73

門尼剪切盤粘度計74

Defo試驗儀74

高壓毛細(xì)管流變儀74

扭矩應(yīng)變無轉(zhuǎn)子剪切流變儀74

橡膠加工性能分析儀75

振動盤硫化儀75

實驗室擠出成型機75

塑性變形圖掃描儀75

實驗室開煉機和帶銷輻筒75

硫化一一流變儀76

螺旋遷移測試76

成型粘性77

脫模性能77

醫(yī)藥元件中使用的加工助劑78

加工助劑的生態(tài)學(xué)和毒理學(xué)研究82

加工助劑應(yīng)用示列

STRUKTOL產(chǎn)品應(yīng)用列表83

改善流動性——選定高彈體中的潤滑劑104

更快的擠出速率——使用STRUKTOLWB16111

FKM中的STRUKTOLWS280Paste113

WB42——噴霜研究115

STRUKTOLZP1014——XNBR的硫化齊U118

SSTRUKTOLZEH與天然橡膠的硬脂酸的對比119

均勻研究122

使用STRUKTOLMC-A進行模具清潔123

其它有用信息

胎面開裂124

噴霜125

Struktol目前提供的資料126

引言

傳統(tǒng)上，使用加工助劑以改善加工性能的方法并不被人們普遍接受。然而今天，現(xiàn)代化的加工

助劑已被看作是提高橡膠產(chǎn)品生產(chǎn)效率的推動力。

除傳統(tǒng)的、化學(xué)結(jié)構(gòu)相當(dāng)明確的抗氧化劑和促進劑之外，早期用于改善難以加工的橡膠化合物

的混合助劑往往缺乏通用性，因此也得不到太多的認(rèn)可。使用者只有在萬不得已時才會使用

這類助劑，配方師也很難了解其作用機理。

這種狀況與混有硫化促進劑的交聯(lián)反應(yīng)或抗氧化劑的反應(yīng)有很大的不同。

許多加工助劑都是多功能的，其數(shù)量這幾年增長很快。因此能否選擇一種合適的產(chǎn)品就顯得

更為重要。同時這也加大了了解各種現(xiàn)存助劑反應(yīng)機理的難度。

不過近年來，情況有了很大的變化：在不僅限于Struktol公司的廣泛試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，反

應(yīng)模式（例如橡膠組分-特別是加工助劑與橡膠效能的關(guān)系）現(xiàn)已大都得以明確。因此，助

劑已經(jīng)成為橡膠組合料不可分割的一部分。當(dāng)今這些助劑產(chǎn)品幾乎全部都是由組分明確的化合

物所組成的混合物。它們可以直接按工藝要求設(shè)計使用。

配方師不再是只在遇到問題時才會求助于助劑，它們現(xiàn)在已經(jīng)將助劑作為避免加工困難或調(diào)

整特定加工特性的重要手段。

有關(guān)STRUKTOL產(chǎn)品系列的內(nèi)容可至網(wǎng)站查閱。

引言7

加工助劑的功能

我們希望從助劑或者促進劑中獲得什么幫助？助劑功能非常廣泛，幾乎覆蓋橡膠生產(chǎn)的各個

領(lǐng)域（表1）。

橡膠加工助劑的主要應(yīng)用范圍

出現(xiàn)問題區(qū)域加工過程改善性能

混合膠體粘度（返原性）粘度降低

均質(zhì)性相溶性

填料分散混合時間

分散

粘輻脫模

半成品擠出流動性

壓延脫模

成型粘度

硫化壓塑流動性

轉(zhuǎn)塑脫模

注塑模具污染更少

連續(xù)硫化模具清潔

表1

在開煉機或密煉機混煉過程中，加工助劑應(yīng)有利于不同高分子組分均勻混合，并使填料和其

他組分迅速共混。可能的話，混合料的粘附性應(yīng)同時予以控制。避免粘度過高過低。

需要減少共混時間。降低膠料的粘性，使得在較低溫度下能夠溫和高效共混。同時，所有組分

都能夠均勻分散或者最優(yōu)分散，而焦燒現(xiàn)象應(yīng)予以避免或至少得以控制。

按照產(chǎn)品在使用過程中的不同作用，應(yīng)選用相關(guān)的各類助劑，如物理和化學(xué)塑解劑、均勻劑、分

散劑。

下游工藝（例如半成品成型）要求橡膠組合料有很好的流動特性。組合料應(yīng)被快速和均勻地

擠出，擠出產(chǎn)品應(yīng)有光滑的表面、高抗沖性和良好的尺寸穩(wěn)定性。擠出溫度和擠出物脹大應(yīng)盡

可能低。研壓產(chǎn)品應(yīng)具有光滑表面，收縮性低，無起泡現(xiàn)象。對于組合件，需要足夠的粘性。

8加工助劑的功能

因此對于需要下游處理工藝的產(chǎn)品應(yīng)加入潤滑劑、增粘劑等助劑來控制膠料的流動特性。

在硫化過程中，需要良好的流動性以使膠料迅速均勻地充滿模腔，并且不起泡或夾帶氣泡，

特別是轉(zhuǎn)塑和注塑。最后硫化產(chǎn)品應(yīng)很容易從模具脫離，并且不產(chǎn)生模具污染。

在連續(xù)的硫化過程中，應(yīng)該注意產(chǎn)品的抗沖性。通過使用加工助劑，可以達到一些特殊的表面

特性，如拋光、自潤滑、防阻。

根據(jù)STRUKTOL公司的科研成果，發(fā)現(xiàn)一些加工助劑還具有一些其他的附加功能，如促硫

化作用。

一些鹽或脂肪酸可以改善交聯(lián)密度和抗硫化返原性，同時能改善流動性能和延遲焦燒，從而

大大提高膠料的加工性能。

加工助劑功能的多樣化是其在市場上品種不斷增多的一個原因。

按照其效用，增塑劑和硫化油膏實際上應(yīng)該歸入加工助劑類。然而，它們被歸入了另外一類。

什么是加工助劑?

表2中是加工助劑的定義。

加工助劑可以起到化學(xué)的（例如化學(xué)塑解劑）或物理的（如潤滑劑）作用。

加工助劑的定義

使用低劑量就能改善加工性能，但是

并不顯著影響產(chǎn)品物理性能的物質(zhì)稱

為加工助劑。

表2

什么是加工助劑?9

加工助劑的歷史

表3

許多早期用于橡膠膠料的傳統(tǒng)（表3）加工助劑至今仍然被直接使用或作為現(xiàn)代產(chǎn)品的原材

料使用。它們大多是天然產(chǎn)物，并且組成和質(zhì)量并不保持穩(wěn)定。現(xiàn)在經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶峒冞^程，

它們往往擁有更穩(wěn)定的組成。

近年來一些常用產(chǎn)品的增長率如下表。

加工助劑的發(fā)展

198019841995

均勻劑4813

塑解劑142130

（物理、化學(xué)）

潤滑劑及其他助劑82167286

來源:藍皮書（橡膠世界）市場上產(chǎn)品的數(shù)量

表4

10加工助劑的歷史

這些增長反映了橡膠產(chǎn)品制造過程中，加工助劑對于現(xiàn)代加工工藝的迅速發(fā)展和不斷提高的

質(zhì)量要求起了重要作用。

藍皮書針對美國市場，因此只包含了有限數(shù)量的其他國家的產(chǎn)品。

表5同樣表明在過去的幾十年間加工助劑的數(shù)量得以迅速地增長。

從本世紀(jì)五十年代開始，加工助加工助劑的發(fā)展演化

劑才得以顯著發(fā)展。正是在這一潤滑劑，模具及其內(nèi)部

時期，1954年SCHILL&

加工助劑與分散劑（總計）

SEILACHER注冊了

165,1961年*）

STRUKTOL?作為Schill&475,1995年*,

Seilacher產(chǎn)品的商標(biāo)名注冊，

化學(xué)特性不同的物料潤滑劑

至此這一商標(biāo)幾乎成為了加工

年）

助劑的代名詞。42,1961*

149**）in1995年*）

（增長系數(shù)3.6）

第一批由Schill&Seilacher在*）來源：藍皮書（橡膠世界）

漢堡工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品是被稱作**）其中包括接近30種STRUKTOL產(chǎn)品

為“油包水”型的乳液增塑劑。表與

在此類產(chǎn)品中包括非常著名的STRUKTOLWB212（一種基于脂肪酸酯的乳聚增塑劑）。

如今STRUKTOL加工助劑的產(chǎn)品列表上包括了大量的品種（表5）,而且仍然在不斷地增

長。

加工助劑的歷史11

加工助劑的分類

加工助劑的豐富性要求盡量明確的細(xì)分。人們已經(jīng)依據(jù)溶解性、熔點、對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影

響等因素嘗試對其分類。然而，依據(jù)此類特性的分類，對于生產(chǎn)橡膠組合料很少能夠提供助劑效

用和性能方面的有用的信息。因此對于配方師來說，這種分類沒有什么意義。因此，依據(jù)它們

的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類是一種更好的方式。

加工助劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)

類型舉例

煌類礦物油

礦脂（凡士林）

石蠟

石油樹脂

脂肪酸衍生物脂肪酸

脂肪酸酯

脂肪醇

金屬皂鹽

脂肪酯酰胺

合成樹脂酚類樹脂

LMW聚合物聚乙烯

聚丁烯

硫代有機化合物塑解劑

再生助劑

表6

此表記錄了不同的分類，而不涉及它們的效用。而恰恰后者才是配方師所主要關(guān)心，并且對

他更有幫助的。

12加工助劑的分類

助劑的作用效果

使用效果舉例

塑解作用2.2，-二苯甲酰氨基

二苯基二硫化物

五氯苯硫酚

鋅皂鹽

分散作用脂肪酸酯

金屬皂鹽

脂肪醇

流動性金屬皂鹽

脂肪酸酯

脂肪酰胺

脂肪酸

均勻樹脂混合物

粘度燒類樹脂

酚類樹脂

高硬度高苯乙烯樹脂---橡膠

母煉膠

酚類樹脂

轉(zhuǎn)——聚辛烯

脫模作用有機硅類

脂肪酸酯

金屬皂鹽

脂肪酸酰胺

表7

如圖7所示，依據(jù)其效用劃分助劑產(chǎn)品顯然更有意義。在這里，每一種產(chǎn)品可以很明確地

歸屬于某一作用。幾種不同類別的產(chǎn)品表現(xiàn)出多種效用，例如脂肪酸酯可以作為潤滑劑和分散

助劑。這些例子說明不同產(chǎn)品的效用互相重疊互相補充，因此，有必要進行一個更為統(tǒng)一的縱

覽和更簡潔的說明。

加工助劑的分類13

潤滑劑

現(xiàn)代加工助劑中最大的一支產(chǎn)品是潤滑劑。早在橡膠加工的初始階段，硬脂酸、硬脂酸鋅和

羊毛脂就已被看作是有效改善橡膠膠料流動性的物質(zhì)。不論是過去還是現(xiàn)在，硬脂酸鈣一直被

用作防塵和脫模劑。硬脂酸領(lǐng)、硬脂酸鎘和硬脂酸鉛也曾被使用，但幾年前由于環(huán)保原因，它們已

經(jīng)退出市場。此類產(chǎn)品的主要原料是脂肪酸、脂肪酸鹽、脂肪酸酯、脂肪酸酰胺和脂肪酸醇。

同時，碳?xì)渫闊ㄈ缡灒┮彩欠浅Ｖ匾?。最近，低分子量聚乙烯和聚丙烯由于其近蠟?/p>

能也被引入該領(lǐng)域（表8）。

加工助劑一現(xiàn)代潤滑劑

?脂肪酸酯*金屬皂鹽

*脂肪醇?脂肪酸酰胺

*聚乙烯蠟?有機硅類

表8

近些年，Schill&Seilacher制造的有機硅產(chǎn)品越來越重要。目前的市售潤滑劑大多是由以上

提及的基本原料混合組成。在脂肪酸中，硬脂酸直到目前為止仍是最廣泛使用的一種原料。

它可以同時改善膠料的加工性能和它們的硫化特性。硬脂酸還被用于乳液聚合生產(chǎn)合成橡膠o

因為其低熔點和近蠟性，它們可提高混合和下游加工工藝。它們可以減小膠料的粘度。由植

物油或動物油生產(chǎn)的脂肪酸主要是C16-C18的混合物（表9,10）。雖然揮發(fā)點高，月桂酸

（C12）這類鏈較短的脂肪酸偶爾也有使用。長鏈脂肪酸當(dāng)然更為合適，但它們來源稀缺，

對于橡膠工業(yè)顯得過于昂貴。

潤滑劑

重要的脂肪酸

潤滑劑脂肪酸碳鏈長度雙鍵數(shù)

脂肪酸的重要原材料棕稠酸C160

菌麻油棉花油硬脂肪C180

椰油花生油油酸C181

鮮魚油亞麻油芥酸C221

橄欖油棕楣油基麻油酸*）C181

棕相1核油菜籽油亞油酸C182

豆油葵花油亞麻酸C183

動物脂油*）12-羥基油酸

表9表10

14潤滑劑

由于硬脂酸與合成橡膠相溶性有限，以及某些產(chǎn)品需要解決復(fù)雜的加工工藝問題的需求，導(dǎo)

致了更為現(xiàn)代的潤滑劑的開發(fā)。大多數(shù)潤滑劑的原材料是甘油脂混合物（植物油或動物脂

肪）。表9列舉了一些典型的例子。通過甘油脂混合物的皂化過程可以獲得不同碳鏈長度和

不同不飽和度的脂肪酸。

表10列舉了一些最重要的脂肪酸。通過分離和純化過程可以獲得特定結(jié)構(gòu)的脂肪酸，它們

是橡膠生產(chǎn)中使用的潤滑劑的基本原料。

脂肪酸酯通過脂肪酸與不同的醇反應(yīng)制得。除潤滑效果很好外，它們還可以改善膠料的分散

性和浸潤性。

在天然脂中，棕桐蠟傳統(tǒng)上用作氟化橡膠的潤滑劑。棕桐蠟從棕桐葉中提取。它也被用作合成

上光劑的原料。褐煤蠟是一種化石脂，是由褐煤通過溶劑萃取得來的。

在以前脂肪酸酯被廣泛用于基質(zhì)配方，來改善表面光澤，同時有助于提高耐磨性，而并不會

明顯削弱粘結(jié)性能。原料所用的酸和醇的碳鏈長度在C20-C34之間。

金屬皂鹽是通過水溶性脂肪酸鹽（如鉀）與金屬鹽（如二氯化鋅）在水溶液中反應(yīng)沉降生成。

金屬皂鹽也可以通過將脂肪酸與金屬氧化物、氫氧化物和碳酸化合物直接反應(yīng)獲得。

最重要的金屬皂鹽是鋅和鈣的皂鹽。其中，鋅皂鹽占有最大的市場份額。因為鈣皂鹽較少影

響交聯(lián)反應(yīng)和焦燒，因此它們多用于基于鹵化物的橡膠配方中，如氯丁膠或鹵化丁基膠。金

屬皂鹽大多由C16-C18的脂肪酸合成。為了在橡膠中取得更好的溶解性以及更低的熔點，

現(xiàn)代潤滑劑多采用由未飽和脂肪酸合成的金屬皂鹽。

最知名的金屬皂鹽硬脂酸鋅也用在非極性橡膠原料的未硫化膠片中作為防塵劑。因為其高結(jié)

晶性，硬脂酸鋅與橡膠底料的混溶性受到了一定的限制。噴霜現(xiàn)象的出現(xiàn)會導(dǎo)致橡膠組合件發(fā)

生剝離。

總體而言，金屬皂鹽同時也是一種良好的浸潤劑，在高剪切速率影響下它們能改善膠料的流動

性，在未受剪切時仍保持高粘度（生膠強度）。未飽和脂肪酸皂鹽已被證實可通過其潤滑效

果部分替代化學(xué)塑解劑，而且它們與橡膠表現(xiàn)出更好的共溶性。

潤滑劑15

當(dāng)與傳統(tǒng)的硫磺硫化體系并用時，基于烷燒、芳香燒較酸的鋅鹽混合物是一種非常出色的硫化

促進劑，可以大大延遲天然橡膠的返原性（專利號DE3831883C1）。

脂肪醇通過脂肪酸還原而得。直鏈脂肪醇在橡膠膠料中很少被直接使用，它們主要是用作內(nèi)

潤滑劑，減小粘度，偶爾作為分散劑和隔離劑用于專用產(chǎn)品中?？傮w而言，它們具有良好的相

溶性。

然而，硬脂酸醇（1-十八烷醇）的相溶性有限，易發(fā)生噴霜現(xiàn)象。

脂肪酸酰胺由脂肪酸或它們的脂與氨或酰胺反應(yīng)而成。這一品種的產(chǎn)品都會或多或少地增加

焦燒，因此，配方師使用時，應(yīng)特別予以注意。硬脂酸、油酸和芥酸的酰胺往往用作熱塑性體

系的潤滑劑。

EBS有高熔點（140。0,很少用作橡膠配方的潤滑劑，因為它容易引起分散問題。

為了減少丁苯膠硫化膠的摩擦系數(shù)，偶爾會采用芥酸酰胺。

有機硅是一種相對新型的潤滑劑。它們由脂肪酸衍生物與硅油混合而成。它們表現(xiàn)出有機組

分的特別優(yōu)良的相溶性，同時又具有硅油的出色潤滑和脫模性能。依照它們的結(jié)構(gòu)，它們可

以分別適用于各種標(biāo)準(zhǔn)或?qū)Ｓ酶邚楏w。同時，它們也有更好的熱穩(wěn)定性。

因為它們良好的相溶性，有機硅不會產(chǎn)生粘度降低現(xiàn)象，也不會產(chǎn)生污染。而這些現(xiàn)象，當(dāng)

橡膠廠使用硅油時，會經(jīng)常遇到。而且它們能顯著地提高膠料的壓延及脫模性能。

聚乙烯和聚丙烯蠟分子量較低，極易分散于天然和合成橡膠中。它們被用作潤滑劑和脫模劑。它

們特別能改善干膠料的擠出和延壓性能，同時還可以減少低粘度膠料的粘附性。它們與極性橡

膠（如氯化丁基膠或丁月青橡膠）的相溶性有限，大量使用可能導(dǎo)致粘結(jié)問題。PE聚乙烯蠟有

時也用作潤滑配方的成分之一。PP聚丙烯蠟則用作塑料工業(yè)潤滑劑。

其他產(chǎn)品

石墨、二硫化鋁、碳氟化合物也被用作潤滑劑。然而，這些產(chǎn)品相對來說很少用于膠料配方中，

因為它們只是表面潤滑劑，而不是膠料。

16潤滑劑

潤滑劑的性能和作用機理

潤滑劑在不同加工階段中的主要作用詳見表11。

我們建議，采用一種較嚴(yán)格的分類方潤滑劑-―可獲得的益處

法將潤滑劑分為內(nèi)潤滑和外潤滑兩混合

種。然而，除了幾種特例，如石墨和?填料的快速混合

?較好的分散

粉狀PTFE,它們之間并沒有明確的區(qū)?較低的傾料溫度

?降低粘度

分。實際上，所有用于膠料配方的潤?提高脫模性能

滑劑都同時起到內(nèi)潤滑和外潤滑作

加工

用。這不僅僅取決于它們自身的化學(xué)?快速方便地壓延和擠出

?提高脫模性能

結(jié)構(gòu)，同時也取決于它們所被使用的?降低能耗

特定的高分子體系?？傮w而言，在高

脫模

彈體中的溶解性是決定性的因素。?在較低的工作壓力下實現(xiàn)快速的腔槽填充

?通過便利的模腔填充降低模具中壓力

?減少循環(huán)時間

主要作為內(nèi)潤滑劑的加工助劑多起到?提IWI脫模性能

?減少模具污染

調(diào)節(jié)膠料粘度，改善填料分散的作用。

同時，較少影響滑動性能。表11

表12是文獻中PVC潤滑劑的圖解分類。

潤滑劑

內(nèi)一外

類型脂肪酸碳鏈長度1作用機理

脂肪醇C14-C18內(nèi)

脂肪酸酯C14-C18

脂肪酸C14-C18

金屬皂鹽C16-C18

脂肪酸酰胺C16-C18

石蠟油支鏈外

石蠟直鏈

聚乙烯蠟

表12

潤滑劑17

石蠟在表中被列為外潤滑劑，但當(dāng)被用于PE或EPM時，實際只起到內(nèi)潤滑作用。這說明

助劑主要但并不絕對地作為內(nèi)潤滑劑或外潤滑劑。

外潤滑劑主要改善滑動性，減小高彈體與加工設(shè)備金屬表面間的摩擦。它對于膠料粘度的影

響較小。通過堆積于填料與高彈體的界面，也可以改善填料的分散性。當(dāng)劑量過多時，可導(dǎo)致

“過潤滑”現(xiàn)象，進而產(chǎn)生噴霜。

潤滑通過減小摩擦實現(xiàn)。在開始階段，所加入的潤滑劑覆蓋在高彈體和其他化合材料表面，

因此高彈體與加工設(shè)備金屬部件之間的摩擦減少。通過升溫，潤滑劑融化并通過混合器剪切

進入混合物的內(nèi)部。

潤滑劑進入高彈體的速率和范圍是由其熔點、熔體粘度和溶解性決定的。這些因素又是由其

化學(xué)結(jié)構(gòu)及極性決定的。

例如STRUKTOLZEH（二乙基己酸鋅鹽）就是一種很適合NR的潤滑劑，而且能夠完全溶

在其中。

衡量有機潤滑劑性能的化學(xué)指標(biāo)主要有烷基鏈的長度、支鏈分支的程度、不飽和度、端基官

能團的結(jié)構(gòu)和極性等。

根據(jù)表面化學(xué)中的膠束理論，可以對脂肪酸類潤滑劑的作用機理加以合理的解釋。它們的作用

方式就如同肥皂，即脂肪酸鹽在水中是極性介質(zhì)，而礦物油是非極性材料（表13-圖15）。

表面活性技術(shù)——商業(yè)用途

在水中：高濃度皂溶液擁有高粘度

在礦物油中：潤滑脂是多相體系（油、皂鹽和水）

這兩種產(chǎn)品均可以提供優(yōu)良的高剪切潤滑效果（但在其余時候

為粘稠狀）

橡膠作為HMW烷煌化合物時表現(xiàn)出與礦物油相似的特性

表13

18潤滑劑

極性介質(zhì)中膠束的形成（例如水中）

圖14

在水中，高濃度的皂溶液可形成凝膠的結(jié)構(gòu)；而在礦物油中，潤滑脂可形成一個由礦物油、

皂鹽及水構(gòu)成的多相體系；而在其余時候，這兩種體系均為粘稠狀混合物。

圖15

潤滑劑19

橡膠加工過程中，較高的剪切速度會使它們表現(xiàn)出一定程度的滑動性（圖16和17）。而這

主要是由于周邊介質(zhì)中所使用的表面活化皂類形成膠束而造成的。

聚合物混合物中的表面活性劑

圖16

圖17

脂肪酸的衍生物（圖18）通常是由不同長度的、直的或帶有分支的、飽和或不飽和的非極

性碳?xì)溟L鏈和在端基的極性官能團組成的。這些物質(zhì)（如圖14中所列）能夠在極性介質(zhì)（例

如水）中形成三維的層狀或球形膠束。極性部分（例如肥皂分子結(jié)構(gòu)中的端基官能團部分）

是親水性的，指向外部。

20潤滑劑

而在非極性介質(zhì)（比如礦物油）

中，會形成完全相反的膠束，這

時非極性的、疏水性的炫基長鏈部

分會指向外部的介質(zhì)（圖15）。

在非水的表面活性劑溶液中，已

經(jīng)通過X-射線衍射、電子顯微

鏡、紫外分光光度計、熒光分析

等手段確證了膠束的存在；而且

還可測得層狀及球形膠束通常

是由10-40個表面活性劑分子聚

合成的。

圖18

從本質(zhì)上講，橡膠大都可以被認(rèn)為如同礦物油一樣，是非極性的，只是其分子量較大而已；

當(dāng)分散在這種介質(zhì)中的金屬皂鹽的煌基碳鏈足夠長時，它們就會形成球形或?qū)訝畹哪z束。金

屬皂鹽的燃基鏈部分是非極性的，因而在橡膠中是可溶的；而極性的端基官能部分則為不溶性

的。

由于其溶解度有限，膠束會發(fā)生聚集從而形成堆積（圖16）。與層狀的潤滑劑（如石墨、二

硫化鋁）結(jié)構(gòu)相似，層狀聚集體在剪切力的作用下會產(chǎn)生相互間的滑動，從而使橡膠膠料的流

動性更好。

含有硬脂酸鋅皂鹽的天然橡膠在濃度較高的情況下，生膠強度會有少許增加，這一現(xiàn)象說明

了由硬脂酸鋅所形成的聚集物具有相對較強的粘合力。

潤滑劑21

表19、20顯示了脂肪酸型潤滑劑的結(jié)構(gòu)與其性能間的相互關(guān)系。

鋅皂鹽1結(jié)構(gòu)一

性能之間的相互關(guān)系

結(jié)構(gòu)性能

碳鏈長度

低于Cw不能形成有效的膠束

IWJ于C10可作為表面活性劑

碳鏈長度的分布（/昆合物）

窄高結(jié)晶性

高熔點

分散度較差

易發(fā)生噴霜現(xiàn)象

寬無定形

低熔點

易發(fā)生分散

不易發(fā)生噴霜現(xiàn)象

溶解度有所提高

極性

高與金屬表面的親和力有所提高

（官能團，金屬皂鹽）表面活性較高

低內(nèi)部起作用

不易發(fā)生噴霜現(xiàn)象

分支

支鏈的分支情況影響結(jié)晶

總?cè)芙庑裕簾o噴霜現(xiàn)象

ZEH為液體

表19

鋅皂鹽

結(jié)構(gòu)一性能考慮

?大多數(shù)鋅皂鹽都是橡膠可溶性的

-＞用作分子間潤滑劑

?增大燃基碳鏈長度

-＞可提高表面活化能力

?存在不飽和度

f可改善分散度

許多市場上的鋅皂鹽都是通過“切斷”天然脂肪酸所獲

得的中間混合物。

表20

22潤滑劑

表21列出了由Struktol公司研制生產(chǎn)的金屬皂鹽潤滑劑系列。

某些脂肪酸及其衍生物的極性官能團表21

部分表現(xiàn)出金屬表面的高度親和力，

并且極易被吸收；流動性實驗中在金

屬表面形成薄膜層也可說明這一點。

在數(shù)次環(huán)之后，模腔容量可以得到提

高從而達到平衡。即使在潤滑劑的濃

度較低時，偶爾會形成薄膜層。該薄

膜層非常薄，在某些時候，僅為單

分子層。故而無法用傳統(tǒng)的分析方法

加以檢測。它們又相當(dāng)穩(wěn)定，能夠

耐受相當(dāng)高的剪切力。由于薄膜層很

薄，從而也可以避免流動阻塞和粘連

的問題。

已投入使用的鋅皂鹽

結(jié)構(gòu)產(chǎn)品

C12-C18飽和妙鏈月桂酸鋅

硬脂酸鋅

Cl6-Cl8不飽和煌鏈STRUKTOLA50

支鏈T

芳基、烷基

鋅、鉀的混合物

薄膜層的形成理論上有利于脫模，而且潤滑劑的高度熱穩(wěn)定性也能減少對模具的污染。但實

際情況并非總是如此。對于外部潤滑劑來說，其有限的相溶性是必需和決定性的因素，故而應(yīng)

當(dāng)避免過量使用，否則會發(fā)生噴