橡膠防護蠟的防護原理

1．橡膠防護蠟的防護原理
       橡膠防護蠟顧名思義，就是一種為保護橡膠制品不受光、氧、臭氧侵蝕老化而特殊配制加工的特種蠟。它主要的防護原理是在膠料配制時加入一定份量的橡膠防護蠟使其相溶在膠料中，并達到一定的飽和度。當橡膠制品受到外界氣溫影響時，橡膠制品中的橡膠防護蠟也隨即受外界溫度的影響而向橡膠制品的表面進行遷移(遷移的過程是從低溫到高溫，從低碳到高碳)，在橡膠制品表面形成一種表面光潔、厚度均勻、密閉性良好、結(jié)構(gòu)緊密、具有較強韌性、彈性和較強粘附力而不易脫落的蠟?zāi)?。由于橡膠制品表面蠟?zāi)さ男纬捎辛Φ囟糁屏斯?、氧、臭氧對橡膠制品表面的侵蝕和老化，防止橡膠制品表層龜裂，從而達到延長其使用壽命的作用。同時必須指出要具備這種能力應(yīng)在膠料配制時加入合適的化學防老劑，才能發(fā)揮共同效能，使其起到良好的加和作用即防老化體系的協(xié)同效應(yīng)。橡膠防護蠟對光、氧、臭氧有其特殊的物理抵御和遏制能力，它的適應(yīng)溫度范圍為-5℃ — +55℃，在此溫度范圍內(nèi)都能起到良好防護效果。
2．橡膠防護蠟的結(jié)構(gòu)
       橡膠防護蠟的組成結(jié)構(gòu)與普通石蠟的組成結(jié)構(gòu)有很大的差異。橡膠防護蠟是根據(jù)橡膠制品使用的溫度范圍和遏制臭氧侵蝕作用的能力來確定它的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。它根據(jù)膠料防老化的需求和適應(yīng)性，對各種石油蠟、微晶蠟的內(nèi)在結(jié)構(gòu)進行測定篩選，經(jīng)加工組合而成一種由不同族組成、不同熔點、不同餾份，但具有一定碳數(shù)分布結(jié)構(gòu)和含量的橡膠專用防護蠟。通俗地講，這就是橡膠防護蠟的內(nèi)在質(zhì)量，它的使用特性，可根據(jù)臭氧對膠料侵蝕溫度范圍和使用的工況條件而定。目前國內(nèi)外橡膠防護蠟基本分為四大類型，中溫防護蠟、中高溫防護蠟、高溫防護蠟和全天候防護蠟，企業(yè)可根據(jù)橡膠制品的特性不同膠料需求進行合適選用(見四種類型橡膠防護蠟碳分布圖)。
3．橡膠防護蠟和普通石蠟的區(qū)別
       目前有的企業(yè)為了降低成本追求利潤而用普通的石蠟代替橡膠防護蠟，從眼前看可得到一定利益，但從長遠著想是得不償失的。因為用普通石蠟除上面講的適應(yīng)性差外，最重要的是由于各煉油企業(yè)所用原油的組份不同，導(dǎo)致普通石蠟的內(nèi)在質(zhì)量隨之而不穩(wěn)定，碳數(shù)分布及其含量不全，從而在使用普通石蠟作防護蠟時往往在膠料表面出現(xiàn)噴霧、翻白、彩虹等現(xiàn)象。膠料表面粗糙而無光澤，嚴重影響橡膠制品的外觀，使產(chǎn)品缺乏防老化的能力，影響用戶對產(chǎn)品的認同，最終影響產(chǎn)品的銷售。因此我們建議不要用普通石蠟當橡膠防護蠟使用，特別是輪胎胎側(cè)膠料和高溫工況的橡膠制品。應(yīng)正確選用適合膠料使用所需的橡膠防護蠟來提高產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)名牌，增效益。
4．橡膠防護蠟的選用

       合理選用橡膠防護蠟是配制橡膠制品時一個重要而不可忽視的環(huán)節(jié)。在選用時必須考慮選用的正確性、實用性和經(jīng)濟性。必須注意以下幾個要點：①橡膠制品的等級②橡膠制品的使用溫度區(qū)域范圍③橡膠制品的工況條件④橡膠制品的使用期限等。合理選用橡膠制品所需的橡膠防護蠟重在其所選用防護蠟的內(nèi)在組成結(jié)構(gòu)，也就是它的碳數(shù)分布結(jié)構(gòu)。在使用時必須注重合理地配制一定份量的橡膠防護蠟，來確保橡膠制品在使用的全過程有足夠數(shù)量的橡膠防護蠟向表層遷移，以達到全過程防老化的作用。目前國內(nèi)橡膠制品防護蠟的配制一般為橡膠總量的l—4份。在此提請用戶在選用全天候橡膠防護蠟時，必須注意橡膠軟化劑的質(zhì)量，如橡膠軟化劑中含蠟量偏高(參考數(shù)據(jù)sp偏高)，加上全天候橡膠防護蠟的前峰輕組份蠟，組合在一起往往會出現(xiàn)噴霧，故在選用時務(wù)必注意。橡膠防護蠟主要分為普通石蠟和微晶蠟兩種。

       石蠟是以減壓餾分油為原料，經(jīng)溶劑脫蠟脫油、精制、成型和包裝等工藝即得商品石蠟，石蠟分為皂蠟、粗蠟、半精煉蠟和全精煉蠟等，每一類又根據(jù)熔點的高低分為多種牌號，常用的牌號有54#和58#石蠟兩種。

       石蠟的相對分子質(zhì)量較微晶蠟低，一般在300 ～ 500之間，碳原子數(shù)20 ～ 35，相對密度0.86 ～ 0.94，熔點30 ～ 70℃，石蠟呈大片狀結(jié)晶。商品石蠟主要成分是正構(gòu)烷烴，另外還含有異構(gòu)烷烴、單環(huán)環(huán)烷烴、雙環(huán)環(huán)烷烴，單環(huán)芳烴和雙環(huán)芳烴。       

      微晶蠟是一種近似微晶性質(zhì)的精制合成蠟，具有光澤好，熔點高，色澤淺的特點，其結(jié)構(gòu)緊密，堅而滑潤，能與各種天然蠟互熔，并能提高其低度蠟的熔點，改進粗性蠟的性能。微晶蠟本身潔白如玉，磨擦生光，對生產(chǎn)淡色制品帶來極有利的影響。

       微晶蠟是以減壓殘渣油為原料精制而成，其結(jié)晶細小，相對分子質(zhì)量500 ～ 700，碳原子數(shù)35 ～ 55，滴點60 ～ 90 ℃。微晶蠟的分子結(jié)構(gòu)比石蠟更復(fù)雜，正構(gòu)烷烴類和芳香烴類的質(zhì)量分數(shù)較小，異構(gòu)烷烴和長側(cè)鏈環(huán)烷烴質(zhì)量分數(shù)較大。       

       微晶蠟有很好的吸油性能，可和多種溶劑、蠟類形成穩(wěn)定、均勻的膏體，并有乳化性，可以作為鞋油、汽車蠟、拋光蠟、地板蠟、上光蠟、中藥丸、保護劑、蠟燭、蠟制玩具、齒科材料以及化妝品等加工助劑。另外，在蠟紙配方中使用本原料，可使字跡清晰，耐磨擦度顯著提高。

       微晶蠟化學性質(zhì)比較活潑，與發(fā)煙硫酸發(fā)生劇烈的反應(yīng)并產(chǎn)生泡沫和發(fā)熱，而石蠟不起反應(yīng)，其化學性質(zhì)不活潑。

5. 影響橡膠防護蠟防護性能的主要因素

       主要影響因素有防護蠟的碳原子數(shù)分布、正異構(gòu)烴比例、使用溫度、交聯(lián)度、配合劑、膠料種類、載荷、填料、軟化劑等。其中碳原子數(shù)分布和正異構(gòu)烴比例是關(guān)鍵因素，對橡膠防護蠟的防護性能有決定性影響。

防護蠟的碳數(shù)分布：
       碳原子數(shù)低的烷烴相對分子質(zhì)量小、熔點低、支化度低、易從橡膠中遷移到橡膠表面，但溫度升高后比低碳原子數(shù)烷烴會溶解于橡膠中，因此高溫時過飽和度下降導(dǎo)致遷移速度減慢，甚至遷移速度為零。
       碳原子數(shù)高的烷烴分子量大、熔點高、支化度高，因此其遷移阻力較大，遷移速度較小。當碳原子數(shù)更高時，則遷移速度更慢，產(chǎn)生的蠟?zāi)ず鼙〔荒苄纬杀Ｗo層，對橡膠幾乎無保護作用。

防護蠟的化學組成：
       橡膠防護蠟主要由正構(gòu)烷烴（直鏈烷烴）、異構(gòu)烷烴（支鏈烷烴）及環(huán)狀烴類（帶有長鏈的環(huán)烷烴和芳香烴）組成。相對分子質(zhì)量相同時，正構(gòu)烷烴遷移速度比異構(gòu)烷烴快，異構(gòu)烷烴支鏈越多，遷移速度越慢。帶有長側(cè)鏈的環(huán)狀烴類遷移速度更慢。
       正構(gòu)烷烴結(jié)晶為大片狀、松散，大氣中臭氧容易穿透蠟?zāi)す粝鹉z表面。當把一定量的異構(gòu)烷烴加入到正構(gòu)烷烴中后，由于破壞了結(jié)晶分子的規(guī)律性，因而可以獲得結(jié)晶細小、無定形、致密的蠟?zāi)?，從而增強了其防臭氧侵蝕的能力。
使用溫度：
       橡膠的使用溫度在-5～55℃，臭氧對橡膠具有老化作用，當使用溫度低于-5℃時，由于活化分子稀少，因此二者不能發(fā)生化學反應(yīng)，即橡膠不會因臭氧的作用而產(chǎn)生老化現(xiàn)象；使用溫度在55℃以上時，臭氧會發(fā)生分解生成無害的氧気，因而橡膠也不會因臭氧產(chǎn)生老化現(xiàn)象。
       低溫時，防護蠟的每一種組分的遷移率均降低，噴出的蠟?zāi)な堑吞荚訑?shù)的烷烴，此晶狀的蠟?zāi)ざ嗫浊宜缮?。由于遷移速度慢，蠟?zāi)ば纬伤俣嚷?，臭氧在蠟?zāi)ば纬芍熬烷_始侵蝕橡膠的表面，因此橡膠防護蠟低溫抗臭氧防護較為困難。
       較高溫時，由于低碳原子數(shù)的烴類溶解于橡膠中，形成蠟?zāi)さ乃俣容^慢且薄，因而也較難形成適當?shù)姆雷o膜。特定溫度與遷移速度最大的烷烴碳原子數(shù)關(guān)系如下：

因此應(yīng)該控制適宜的橡膠防護蠟碳原子數(shù)的組成，否則在0～55℃范圍內(nèi)的任何溫度點下，不能保證防護蠟起到應(yīng)有的防護作用。