如何設計環保的(de)橡膠配方(一(yī / yì /yí)些環保型橡膠材料)
2020-12-28
環保型橡膠制品材料
要(yào / yāo)求生産的(de)橡膠制品不(bù)含有超過限制值的(de)危險物質,而(ér)且不(bù)使用禁用的(de)危險物質,以(yǐ)免危害人(rén)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(yào / yāo)注意避免或減量使用含鉻和(hé / huò)鎳的(de)原材料(例如鋅鉻黃含六價鉻,防老劑NBC含鎳)。模具和(hé / huò)骨架的(de)鍍鉻層也(yě)會将鉻元素帶到(dào)膠料中來(lái),因此要(yào / yāo)開發以(yǐ)三價鉻替代六價鉻的(de)鍍鉻新技術。膠鞋行業要(yào / yāo)注意紡織物和(hé / huò)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(guó)鞋在(zài)2005年底因被檢出(chū)含有較高水平的(de)鎳和(hé / huò)偶氮染料而(ér)遭到(dào)意大(dà)利“有毒”調查的(de)困擾。
橡膠制品中重金屬的(de)含量并不(bù)隻來(lái)源于(yú)一(yī / yì /yí)種或兩種重點的(de)原材料,是(shì)所有的(de)原材料(包括生膠)重金屬含量的(de)總和(hé / huò)。有些原材料雖然重金屬含量極微(如白炭黑和(hé / huò)高嶺土),但亦要(yào / yāo)留意“積少成多”。
由于(yú)歐盟ELV指令和(hé / huò)EEE RoHS指令已實施,橡膠制品的(de)配方設計和(hé / huò)生産工藝實現“無鉛化”就(jiù)成爲(wéi / wèi)重要(yào / yāo)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 / huò)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(shì)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(zài)汽車燃油膠管中應用。另外,氯磺化聚乙烯橡膠(CSM)的(de)一(yī / yì /yí)氧化鉛硫化體系存在(zài)嚴重的(de)環保問題,可用無鉛硫化體系(如季戊四醇)代替,或在(zài)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(zài)1972年,國(guó)際癌症研究中心(IARC)的(de)專題論文集第1卷中就(jiù)已确定鉛和(hé / huò)鉛化合物的(de)緻癌性,歐共體的(de)兩個(gè)指令(67/548/EEC和(hé / huò)76/769/EEC)也(yě)将鉛和(hé / huò)鉛化合物劃入危險物質并規定了(le/liǎo)限制值。當時(shí),歐洲的(de)膠管生産廠即将摒棄包鉛機組,而(ér)恰恰此時(shí),我國(guó)膠管行業掀起了(le/liǎo)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(zài)運轉。而(ér)且當時(shí)電纜行業也(yě)在(zài)推廣應用,并研制了(le/liǎo)國(guó)産包鉛機組。這(zhè)是(shì)由于(yú)當時(shí)環保意識和(hé / huò)信息的(de)缺乏造成的(de)決策失誤,要(yào / yāo)引以(yǐ)爲(wéi / wèi)戒。
③ 使用環保粘合劑
某些橡膠/金屬熱硫化粘合劑(如開姆洛克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(chū)英國(guó)西邦的(de)cilbond 24C屬于(yú)符合國(guó)際原材料資料系統(IMDS)要(yào / yāo)求,不(bù)含鉛,無毒性溶劑型的(de)高性能膠粘劑。用于(yú)各類橡膠與金屬,塑料及其他(tā)硬質基材之(zhī)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 / huò)多溴二苯醚(PBDE)屬于(yú)禁/限用之(zhī)列。雖然因爲(wéi / wèi)橡塑行業目前難以(yǐ)找到(dào)可代替十溴二苯醚的(de)有效阻燃劑,消防部門也(yě)提出(chū)異議,歐盟委員會于(yú)2005年10月13日通過決議,決定豁免“在(zài)聚合物應用中的(de)十溴二苯醚”。這(zhè)似乎暫時(shí)給予了(le/liǎo)十溴二苯醚的(de)合法身份。但是(shì),一(yī / yì /yí)些國(guó)外的(de)電氣電子(zǐ)設備生産商至今仍堅持對“一(yī / yì /yí)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 / huò)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(zài)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 / huò)九溴二苯醚。
另一(yī / yì /yí)種常用的(de)阻燃劑四溴雙酚A,歐盟也(yě)正在(zài)進行“危險評估”。
因此,開發和(hé / huò)應用無鹵阻燃劑特别是(shì)無溴阻燃劑,是(shì)橡膠助劑生産廠和(hé / huò)橡膠制品廠共同的(de)迫切任務。
3. 多環芳烴
目前歐盟和(hé / huò)其他(tā)國(guó)家限制的(de)多環芳烴(PAHs)共有16種,首要(yào / yāo)的(de)PAH便是(shì)衆所周知的(de)苯并(α)芘。近幾年,我國(guó)出(chū)口的(de)電氣電子(zǐ)産品屢遭歐洲國(guó)家退貨,有些是(shì)與其中的(de)橡塑制品PAHs超标有關。
在(zài)橡塑制品中檢出(chū)的(de)PAHs究競是(shì)哪些原材料帶來(lái)的(de) 這(zhè)一(yī / yì /yí)直是(shì)困擾企業的(de)一(yī / yì /yí)大(dà)難題,筆者雖着力查閱文獻資料,尚未能完全闡明,隻是(shì)初步認爲(wéi / wèi)煤焦油和(hé / huò)石油是(shì)可能的(de)疑點,相應主要(yào / yāo)可疑原材料是(shì)炭黑和(hé / huò)加工油。
① 炭黑
炭黑的(de)原料油主要(yào / yāo)有澄清油、乙烯焦油和(hé / huò)煤焦油,我國(guó)的(de)炭黑原料油主要(yào / yāo)是(shì)煤焦油。煤焦油是(shì)極其複雜的(de)混合物,主要(yào / yāo)組分是(shì)芳烴化合物和(hé / huò)雜環化合物,有幾千種之(zhī)多,從中分離并經鑒定的(de)就(jiù)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(zài),其中含量較多的(de)幾種爲(wéi / wèi)芘、苯并(a)芘、苯并(c)芘等。乙烯焦油也(yě)含有一(yī / yì /yí)定數量的(de)PAHs。試驗表明,目前廣泛應用的(de)國(guó)産油爐法炭黑,即使在(zài)膠料配方中用量不(bù)大(dà),也(yě)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(zhè)也(yě)是(shì)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 / huò)環烷油。芳烴油因含有大(dà)量的(de)PAHs而(ér)不(bù)能用于(yú)有環保要(yào / yāo)求的(de)橡膠制品,這(zhè)也(yě)限制了(le/liǎo)充高芳烴油的(de)充油橡膠(如SBRl712等)的(de)應用。雖然我們已開發出(chū)較低PAHs含量的(de)充油橡膠(如SBRl723),但它們所含的(de)PAHs的(de)種類和(hé / huò)數量均未見報道(dào),能否符合歐盟環保要(yào / yāo)求尚未可知。石蠟油和(hé / huò)環烷油中,因産地(dì / de)和(hé / huò)加工工藝不(bù)同,其PAHs的(de)含量也(yě)大(dà)有差别。迄今爲(wéi / wèi)止,筆者未見國(guó)内外生産橡膠加工油的(de)企業出(chū)示的(de)PAHs數據,難以(yǐ)對各種油品作出(chū)環保評價。
目前,我們對原材料中PAHs的(de)來(lái)源尚很不(bù)明了(le/liǎo),除炭黑和(hé / huò)加工油外,可能還有其他(tā)許多使PAHs超标的(de)原材料,需要(yào / yāo)加緊進行篩選、确定。否則,一(yī / yì /yí)旦歐盟對PAHs正式立法,我們将處于(yú)一(yī / yì /yí)個(gè)十分難堪的(de)局面。
4. 特定胺
歐盟指令2002/61/EC和(hé / huò)生态紡織品标準《Oeko-Tex-Standard 100》限制了(le/liǎo)危險物質偶氮染料的(de)銷售和(hé / huò)使用。所謂“特定胺”是(shì)指在(zài)特定(即還原)條件下從偶氮染料中分解産生的(de)可緻癌的(de)芳胺,共有24種。
偶氮染料主要(yào / yāo)涉及紡織品和(hé / huò)皮革用的(de)染料,但是(shì)現在(zài)采購方也(yě)要(yào / yāo)求檢測橡膠制品中的(de)特定胺。分析認爲(wéi / wèi),膠料中的(de)某些有機顔科(着色劑),特别是(shì)偶氮類着色劑,可能含有這(zhè)些特定胺,如大(dà)紅粉和(hé / huò)金光紅、油溶燭紅、橡膠大(dà)紅LG等着色劑含有二氯聯苯胺。
鞋類産品要(yào / yāo)特别注意使用的(de)布料和(hé / huò)革料是(shì)否有禁用染料,現在(zài)已有300多種環保型染料可供選擇。
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(guó)法規TRGS552(1988年1月生效)規定了(le/liǎo)禁用12種緻癌的(de)N-亞硝胺,涉及多種目前國(guó)内廣泛應用的(de)橡膠助劑。特别是(shì)歐盟發表的(de)《未來(lái)化學品政策戰略白皮書》,将硫化劑DTDM和(hé / huò)某些秋蘭姆類促進劑(如TMTD等)列入限期淘汰的(de)化學品,不(bù)僅對橡膠制品生産企業,而(ér)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,例如國(guó)内輪胎廠正在(zài)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′-二己内酰胺;
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 / yì /yí)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 / yì /yí)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
——文章來(lái)源: 橡膠技術網
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