3.2過(guò)氧化物硫化
3.2.1過(guò)氧化物的工藝意義
雖然早已知道過(guò)氧化物可作交聯(lián)劑用3,但是直至硅橡膠、乙烯/丙烯或乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、聚氨酯橡膠和聚乙烯等等飽和合成彈性體出現(xiàn)以后,オ顯示出它的重要性t58。與此同時(shí),也研究了過(guò)氧化物對(duì)天然膠和經(jīng)典的二烯烴橡膠如丁苯膠和丁膠的作用。過(guò)氧化物用于二烯橡膠硫化,雖然其意義有限,但對(duì)丁腈膠為基料的硫化則很好,因?yàn)橛眠^(guò)氧化物硫化能賦予丁腈膠以耐熱性。
3.2.1.1過(guò)氧化物的類型
硅橡膠問(wèn)世初期,只有少數(shù)過(guò)氧化物可用,但是最近品種卻大大增加了。為便于讀者識(shí)別這些可用產(chǎn)品和它們的應(yīng)用范圍,擬就各種過(guò)氧化物分類進(jìn)行討論。
一般說(shuō)來(lái),產(chǎn)品的工藝性能主要由它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)所決定。據(jù)此,過(guò)氧化物可以分成無(wú)機(jī)、有機(jī)和硅有機(jī)過(guò)氧化物三類。
3.2.1.1.1無(wú)機(jī)過(guò)氧化物
元素周期表中的第二族元素,如鋇、鈣、鎂和鋅的過(guò)氧化物,皆屬這一類物質(zhì)。但這些過(guò)氧化物都不太重要,它們僅僅偶爾用于硅橡膠的交聯(lián),而且只能與硅有機(jī)過(guò)氧化物并用。過(guò)氧化鉛雖可同樣應(yīng)用,但非真正的過(guò)氧化物,因?yàn)樗难趸饔弥饕怯捎诮饘俚难趸€原電位較高所致。有機(jī)過(guò)氧化物可以用于降低硅橡膠硫化膠的永久變形,并改善膠料的耐熱空氣和耐水解性。一般地說(shuō),用相當(dāng)于過(guò)氧化物的氧化物或碳酸鹽,也能獲得相似的作用。
3.2.1.1.2有機(jī)過(guò)氧化物
嚴(yán)格地說(shuō),所有的有機(jī)過(guò)氧化物都是過(guò)氧化氫的行生物,所謂氫過(guò)氧化物是單取代物,而真正的過(guò)氧化物則是雙取代物:
H-O-O-H=過(guò)氧化氫
R-O-O-H=氫過(guò)氧化物
R-O-O-R=有機(jī)過(guò)氧化物
用氫過(guò)氧化物交聯(lián)橡膠一直未獲成功,因?yàn)樗鼈儾坏ǔH狈宦?lián)活性,還會(huì)干擾其它過(guò)氧化物的交聯(lián)作用。
當(dāng)然,只有有機(jī)過(guò)氧化物可以用于交聯(lián)橡膠,因?yàn)樗鼈冇泻芎玫馁A存穩(wěn)定性,在合理使用時(shí)比較安全,在通常硫化溫度下仍有足夠的活性。在過(guò)氧基團(tuán)上帶有伯碳原子或仲碳原子的過(guò)氧化物是不穩(wěn)定的,而且很難制備。用于橡膠相當(dāng)穩(wěn)定的有機(jī)過(guò)氧化物可以分成兩個(gè)基本類型:
(a)帶有羧酸基團(tuán)的過(guò)氧化物:
(aa)脂肪族過(guò)氧化物,如過(guò)氧化二乙酰(見(jiàn)結(jié)構(gòu)式43);
(ab)芳香族過(guò)氧化物,如過(guò)氧化二苯甲酰(見(jiàn)結(jié)構(gòu)式44)和雙-2,4-二氯苯甲酰過(guò)氧化物(見(jiàn)結(jié)構(gòu)式45)。
(b)無(wú)羧酸基團(tuán)過(guò)氧化物:
(ba)脂肪族過(guò)氧化物,如二一叔丁基過(guò)氧化物(見(jiàn)結(jié)構(gòu)式46)和四氯-二叔丁基過(guò)氧化物。
(bb)芳香族過(guò)氧化物,如過(guò)氧化二異丙苯(見(jiàn)結(jié)構(gòu)式47)。



幾乎所有用作橡膠交聯(lián)劑的過(guò)氧化物都可以從這些基本類型的過(guò)氧化物行生出來(lái)。只要熟悉上述基本類型的性能,就可能推斷那些結(jié)構(gòu)相似的過(guò)氧化物的性能,這對(duì)多過(guò)氧化物和一些混合結(jié)構(gòu)的過(guò)氧化物特別適用。
混合結(jié)構(gòu)過(guò)氧化物:
例如:叔丁基苯甲酰基過(guò)氧化物(見(jiàn)結(jié)構(gòu)式48),
叔丁基異丙苯基過(guò)氧物(見(jiàn)結(jié)構(gòu)式49),
對(duì)蓋基異丙苯基過(guò)氧化物。
多過(guò)氧基過(guò)氧化物:
例如:2,5-雙(叔丁基過(guò)氧)-2,5-二甲基己烷(見(jiàn)結(jié)構(gòu)式50),
2,5-雙(叔丁基過(guò)氧)-2,5-二甲基己炔-3(見(jiàn)結(jié)構(gòu)式51),
4,4,4’,4’-四(叔丁基過(guò)氧)-2,2-二環(huán)己基丙烷(見(jiàn)結(jié)構(gòu)式52)。
混合結(jié)構(gòu)的多過(guò)氧基過(guò)氧化物:
例如:1,4-雙(叔丁基過(guò)氧異丙基)苯(見(jiàn)結(jié)構(gòu)式53),
1,1-雙(叔丁基過(guò)氧)-3,3,5-三甲基環(huán)己烷(見(jiàn)結(jié)構(gòu)式54)。
各組過(guò)氧化物的主要特性如下:
1.帶有羧酸基團(tuán)的過(guò)氧化物:
(1)對(duì)酸類的敏感性低;
(2)分解溫度低;
(3)有炭黑存在時(shí)不產(chǎn)生硫化作用。
2.無(wú)羧酸基團(tuán)的過(guò)氧化物:
(1).對(duì)酸類敏感,脂肪族取代物比芳香族取代物好一些;
(2)分解溫度較高;
(3)對(duì)氧的敏感性比含羧酸基團(tuán)過(guò)氧化物更低。
3.2.1.1.3硅有機(jī)過(guò)氧化物
雖然文獻(xiàn)述及許多硅有機(jī)過(guò)氧化物,特別是用作硅橡膠交聯(lián)劑的品種,但是共中還沒(méi)有一種為工業(yè)生產(chǎn)所采用。結(jié)構(gòu)式55和56這類過(guò)氧化物的半衰期非常短,因此,貯存穩(wěn)定性是有限的。而結(jié)構(gòu)式57類型的過(guò)氧化物半衰期和分解速度則與二烷基過(guò)氧化物相似。到目前為止,本節(jié)中所提到的產(chǎn)品均未實(shí)際應(yīng)用,因?yàn)樗鼈兊膬r(jià)格非常高。

有機(jī)基的一部分發(fā)生取代作用時(shí),可以改善過(guò)氧化物及其分解產(chǎn)物的溶解性和相混性。