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如(rú)何設計環保的(de)橡膠配方(一(yī)些環保型橡膠材料)

2020-12-28

環保型橡膠制品材料
要求生産的(de)橡膠制品不含有超過限制值的(de)危險物質,而且不使用禁用的(de)危險物質,以免危害人類健康。
1. 重金屬
橡膠制品原材料的(de)型号、品級都會影響重金屬的(de)含量。因此,要注意避免或減量使用含鉻和(hé)鎳的(de)原材料(例如(rú)鋅鉻黃含六價鉻,防老劑NBC含鎳)。模具和(hé)骨架的(de)鍍鉻層也會将鉻元素帶到膠料中來,因此要開發以三價鉻替代六價鉻的(de)鍍鉻新技術。膠鞋行業要注意紡織物和(hé)皮革染料的(de)重金屬限制值,限用含銅、鉻、鎳的(de)金屬絡合染料,避免我國鞋在2005年(nián)底因被檢出含有較高(gāo)水平的(de)鎳和(hé)偶氮染料而遭到意大利“有毒”調查的(de)困擾。
橡膠制品中重金屬的(de)含量并不隻來源于一(yī)種或兩種重點的(de)原材料,是所有的(de)原材料(包括生膠)重金屬含量的(de)總和(hé)。有些原材料雖然重金屬含量極微(如(rú)白炭黑和(hé)高(gāo)嶺土),但亦要留意“積少成多”。
由于歐盟ELV指令和(hé)EEE RoHS指令已實施,橡膠制品的(de)配方設計和(hé)生産工藝實現“無鉛化”就成為(wèi)重要課題。
① 采用無鉛硫化體系
硫化劑TCY(2,4,6-三巯基均三嗪)和(hé)Ca/Mg吸酸穩定劑組成的(de)體系、噻二唑硫化劑/BaCO3吸酸劑組成的(de)體系、硫化劑XL-21(2,3)-二巯基氨基甲酸鹽甲基喹啉)/Ca(OH)2吸酸劑組成的(de)體系,都是氯醚橡膠的(de)無鉛硫化體系,已取代NA-22/Pb304或“二鹽”的(de)有鉛硫化體系在汽車燃油膠管中應用。另外,氯磺化聚乙烯橡膠(CSM)的(de)一(yī)氧化鉛硫化體系存在嚴重的(de)環保問題,可(kě)用無鉛硫化體系(如(rú)季戊四醇)代替,或在生産中用氯化聚乙烯橡膠(CM)取代CSM。
② 取消膠管包鉛硫化工藝
用包塑工藝替代包TPX樹脂(聚-4-甲基-1-戊烯)、尼龍、聚丙烯或尼龍/聚丙烯。早在1972年(nián),國際癌症研究中心(IARC)的(de)專題論文集第1卷中就已确定鉛和(hé)鉛化合物的(de)緻癌性,歐共體的(de)兩個指令(67/548/EEC和(hé)76/769/EEC)也将鉛和(hé)鉛化合物劃入危險物質并規定了限制值。當時,歐洲的(de)膠管生産廠即将摒棄包鉛機組,而恰恰此時,我國膠管行業掀起了引進連續包鉛機組的(de)熱潮,先後從歐洲引進多條生産線,有些生産線目前仍在運轉。而且當時電纜行業也在推廣應用,并研制了國産包鉛機組。這是由于當時環保意識和(hé)信息的(de)缺乏造成的(de)決策失誤,要引以為(wèi)戒。
③ 使用環保粘合劑
某些橡膠/金屬熱硫化粘合劑(如(rú)開姆洛克220、250、252)的(de)組分中含有鉛化合物,會造成制品鉛超标。目前已開發出英國西邦的(de)cilbond 24C屬于符合國際原材料資料系統(IMDS)要求,不含鉛,無毒性溶劑型的(de)高(gāo)性能膠粘劑。用于各類橡膠與金屬,塑料及其他硬質基材之間的(de)熱硫化粘接。
2. 溴類阻燃劑
按照歐盟有關指令,多溴聯苯(PBB)和(hé)多溴二苯醚(PBDE)屬于禁/限用之列。雖然因為(wèi)橡塑行業目前難以找到可(kě)代替十溴二苯醚的(de)有效阻燃劑,消防部門也提出異議,歐盟委員會于2005年(nián)10月13日通過決議,決定豁免“在聚合物應用中的(de)十溴二苯醚”。這似乎暫時給予了十溴二苯醚的(de)合法身份。但是,一(yī)些國外的(de)電氣電子(zǐ)設備生産商至今仍堅持對“一(yī)溴“至”十溴“二苯醚的(de)禁/限用。原因有二:限用五溴二苯醚和(hé)八溴二苯醚的(de)指令EU-D-2003/11/EC)仍然有效,它們未被豁免;在十溴二苯醚的(de)合成過程中,帶有2%的(de)副産品——八溴二苯醚和(hé)九溴二苯醚。
另一(yī)種常用的(de)阻燃劑四溴雙酚A,歐盟也正在進行“危險評估”。
因此,開發和(hé)應用無鹵阻燃劑特别是無溴阻燃劑,是橡膠助劑生産廠和(hé)橡膠制品廠共同的(de)迫切任務。
3. 多環芳烴
目前歐盟和(hé)其他國家限制的(de)多環芳烴(PAHs)共有16種,首要的(de)PAH便是衆所周知的(de)苯并(α)芘。近幾年(nián),我國出口的(de)電氣電子(zǐ)産品屢遭歐洲國家退貨,有些是與其中的(de)橡塑制品PAHs超标有關。
在橡塑制品中檢出的(de)PAHs究競是哪些原材料帶來的(de) 這一(yī)直是困擾企業的(de)一(yī)大難題,筆(bǐ)者雖着力查閱文獻資料,尚未能完全闡明,隻是初步認為(wèi)煤焦油和(hé)石油是可(kě)能的(de)疑點,相應主要可(kě)疑原材料是炭黑和(hé)加工油。
① 炭黑
炭黑的(de)原料油主要有澄清油、乙烯焦油和(hé)煤焦油,我國的(de)炭黑原料油主要是煤焦油。煤焦油是極其複雜的(de)混合物,主要組分是芳烴化合物和(hé)雜環化合物,有幾千種之多,從中分離(lí)并經鑒定的(de)就有500多種。對炭黑反應爐的(de)各部位原料油反應的(de)中間産物作色譜分析,發現有多種PAHs存在,其中含量較多的(de)幾種為(wèi)芘、苯并(a)芘、苯并(c)芘等。乙烯焦油也含有一(yī)定數量的(de)PAHs。試驗表明,目前廣泛應用的(de)國産油爐法炭黑,即使在膠料配方中用量不大,也會使PAHs超标。
目前炭黑廠都沒有向橡膠制品廠提供PAHs含量的(de)檢測報告或控制指标,這也是讓橡膠制品生産企業十分困惑的(de)問題。
② 加工油
橡膠加工油包括芳烴油、石蠟油和(hé)環烷油。芳烴油因含有大量的(de)PAHs而不能用于有環保要求的(de)橡膠制品,這也限制了充高(gāo)芳烴油的(de)充油橡膠(如(rú)SBRl712等)的(de)應用。雖然我們已開發出較低(dī)PAHs含量的(de)充油橡膠(如(rú)SBRl723),但它們所含的(de)PAHs的(de)種類和(hé)數量均未見報道(dào),能否符合歐盟環保要求尚未可(kě)知。石蠟油和(hé)環烷油中,因産地(dì)和(hé)加工工藝不同,其PAHs的(de)含量也大有差别。迄今為(wèi)止,筆(bǐ)者未見國內(nèi)外生産橡膠加工油的(de)企業出示的(de)PAHs數據,難以對各種油品作出環保評價。
目前,我們對原材料中PAHs的(de)來源尚很不明了,除炭黑和(hé)加工油外,可(kě)能還有其他許多使PAHs超标的(de)原材料,需要加緊進行篩選、确定。否則,一(yī)旦歐盟對PAHs正式立法,我們将處于一(yī)個十分難堪的(de)局面。
4. 特定胺
歐盟指令2002/61/EC和(hé)生态紡織品标準《Oeko-Tex-Standard 100》限制了危險物質偶氮染料的(de)銷售和(hé)使用。所謂“特定胺”是指在特定(即還原)條件下從偶氮染料中分解産生的(de)可(kě)緻癌的(de)芳胺,共有24種。
偶氮染料主要涉及紡織品和(hé)皮革用的(de)染料,但是現在采購方也要求檢測橡膠制品中的(de)特定胺。分析認為(wèi),膠料中的(de)某些有機顔科(着色劑),特别是偶氮類着色劑,可(kě)能含有這些特定胺,如(rú)大紅(hóng)粉和(hé)金光紅(hóng)、油溶燭紅(hóng)、橡膠大紅(hóng)LG等着色劑含有二氯聯苯胺。
鞋類産品要特别注意使用的(de)布料和(hé)革料是否有禁用染料,現在已有300多種環保型染料可(kě)供選擇。
5. N-亞硝胺
某些具有仲胺結構的(de)橡膠助劑與亞硝化劑(氮氧化物NOx)反應會生成具有緻癌性的(de)N-亞硝胺。德國法規TRGS552(1988年(nián)1月生效)規定了禁用12種緻癌的(de)N-亞硝胺,涉及多種目前國內(nèi)廣泛應用的(de)橡膠助劑。特别是歐盟發表的(de)《未來化學(xué)品政策戰略白皮書》,将硫化劑DTDM和(hé)某些秋蘭姆類促進劑(如(rú)TMTD等)列入限期淘汰的(de)化學(xué)品,不僅對橡膠制品生産企業,而且對輪胎行業都有威脅。因此,我們應采用安全的(de)環保型助劑,例如(rú)國內(nèi)輪胎廠正在用促進劑NS替代NOBS。

注:BZ-二丁基二硫代氨基甲酸鋅;
CBBS-N-環己基-雙(2-苯并噻唑)次磺酰胺;
CBSA→CBBS;
CDD-二甲基二硫代氨基甲酸銅;
CKD-二乙基二硫代氨基甲酸镉;
CTP-N-環己基硫代鄰苯二甲酰亞胺;
CZ-N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺;
DBZ→ZBEC;
DCBZ→DZ;
DIBS-N,N-二異丙基-2-苯并噻唑次磺酰胺;
DPTI-六硫化雙五亞甲基秋蘭姆;
DTDC-二硫化-N,N′-二己內(nèi)酰胺;
ESVE→CBSA;
EZ-二乙基二硫代氨基甲酸鋅;
IT-二硫化四異丁基秋蘭姆;
IU-一(yī)硫化四異丁基秋蘭姆;
IZ-二異丁基二硫代氨基甲酸鋅;
MDB-2-(4-嗎啡啉基二硫代)苯并噻唑;
NA-N-亞硝基二苯胺;
NOBS-N-氧聯二亞乙基-1-苯并噻唑次磺酰胺;
NS-N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺;
OTOS-N-氧聯二亞乙基硫代氨基甲酰-N′-氧聯二亞乙基次磺酰胺;
OTTBS-N-氧聯二亞乙基硫代氨基甲酰-N′-叔丁基次磺酰胺;
OTTOS→OTTBS;
PPD-N-五亞甲基二硫代氨基甲酸哌啶;
PVI+CTP;
PX-乙基苯基二硫代氨基甲酸鋅;
PZ-二甲基二硫代氨基甲酸鋅;
SDC-二乙基二硫代氨基甲酸鈉;
TATD-烷基化三亞乙基四胺二硫化秋蘭姆;
TBSI-N-叔丁基-2-雙苯并噻唑次璜酰胺;
TBBS→NS;
TBTD-二硫化四丁基秋蘭姆;
TBzTD-二硫化四苄基秋蘭姆;
TETD-二硫化四乙基秋蘭姆;
TL-二乙基二硫代氨基甲酸碲;
TMTD-二硫化四甲基秋蘭姆;
TMTM-一(yī)硫化四甲基秋蘭姆;
TTCU-二甲基二硫代氨基甲酸銅;
TTDM-三硫化二嗎啡啉;
TTTE-二甲基二硫代氨基甲酸鐵;
ZBDC-ZBEC;
ZBEC-二苄基二硫代氨基甲酸鋅;
ZDBC→BZ;
ZDC→EZ;
ZDEC→EZ;
ZDMC→PZ;
ZDTP-二烷基二硫代磷酸鋅;
ZEPC→PX;
ZMPC-甲基苯基二硫代氨基甲酸鋅;
ZP-亞戊基二硫代氨基甲酸鋅
——文章(zhāng)來源: 橡膠技術網