新聞與見解

NEWS & INSIGHTS

如(rú)何設計環保的橡膠配方(一些環保型橡膠材料)

2020-12-28

環保型橡膠制品材料
要(yào / yāo)求生(shēng)産的橡膠制品不含有超過(guò)限制值的危險物質,而(ér)且不使用(yòng)禁用(yòng)的危險物質,以免危害人類健康。
1. 重金屬
橡膠制品原材料的型号、品級都會(huì)影響重金屬的含量。因此,要(yào / yāo)注意避免或減量使用(yòng)含鉻和鎳的原材料(例如(rú)鋅鉻黃含六價鉻,防老劑NBC含鎳)。模具和骨架的鍍鉻層也會(huì)将鉻元素帶到膠料中來,因此要(yào / yāo)開發(fā/fà)以三價鉻替代六價鉻的鍍鉻新技術。膠鞋行(háng / xíng)業要(yào / yāo)注意紡織物和皮革染料的重金屬限制值,限用(yòng)含銅、鉻、鎳的金屬絡合染料,避免我國鞋在2005年(nián)底因被檢出含有較高水平的鎳和偶氮染料而(ér)遭到意大利“有毒”調查的困擾。
橡膠制品中重金屬的含量并不隻來源于(yú)一種或兩種重點的原材料,是所(suǒ)有的原材料(包括生(shēng)膠)重金屬含量的總和。有些原材料雖然重金屬含量極微(如(rú)白炭黑和高嶺土),但亦要(yào / yāo)留意“積少成多”。
由于(yú)歐盟ELV指令和EEE RoHS指令已實施,橡膠制品的配方設計和生(shēng)産工藝實現“無鉛化”就(jiù)成爲重要(yào / yāo)課題。
① 采用(yòng)無鉛硫化體系
硫化劑TCY(2,4,6-三巯基均三嗪)和Ca/Mg吸酸穩定劑組成的體系、噻二唑硫化劑/BaCO3吸酸劑組成的體系、硫化劑XL-21(2,3)-二巯基氨基甲酸鹽甲基喹啉)/Ca(OH)2吸酸劑組成的體系,都是氯醚橡膠的無鉛硫化體系,已取代NA-22/Pb304或“二鹽”的有鉛硫化體系在汽車燃油膠管中應用(yòng)。另外,氯磺化聚乙烯橡膠(CSM)的一氧化鉛硫化體系存在嚴重的環保問題,可(kě)用(yòng)無鉛硫化體系(如(rú)季戊四醇)代替,或在生(shēng)産中用(yòng)氯化聚乙烯橡膠(CM)取代CSM。
② 取消膠管包鉛硫化工藝
用(yòng)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)的專題論文集第1卷中就(jiù)已确定鉛和鉛化合物的緻癌性,歐共體的兩個指令(67/548/EEC和76/769/EEC)也将鉛和鉛化合物劃入危險物質并規定了限制值。當時,歐洲的膠管生(shēng)産廠即将摒棄包鉛機組,而(ér)恰恰此時,我國膠管行(háng / xíng)業掀起了引進連續包鉛機組的熱潮,先後(hòu)從歐洲引進多條生(shēng)産線,有些生(shēng)産線目前仍在運轉。而(ér)且當時電纜行(háng / xíng)業也在推廣應用(yòng),并研制了國産包鉛機組。這是由于(yú)當時環保意識和信息的缺乏造成的決策失誤,要(yào / yāo)引以爲戒。
③ 使用(yòng)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)的組分中含有鉛化合物,會(huì)造成制品鉛超标。目前已開發(fā/fà)出英國西邦的cilbond 24C屬于(yú)符合國際原材料資料系統(IMDS)要(yào / yāo)求,不含鉛,無毒性溶劑型的高性能(néng)膠粘劑。用(yòng)于(yú)各類橡膠與金屬,塑料及其(qí)他硬質基材之間的熱硫化粘接。
2. 溴類阻燃劑
按照歐盟有關指令,多溴聯苯(PBB)和多溴二苯醚(PBDE)屬于(yú)禁/限用(yòng)之列。雖然因爲橡塑行(háng / xíng)業目前難以找到可(kě)代替十(shí)溴二苯醚的有效阻燃劑,消防部門也提出異議,歐盟委員會(huì)于(yú)2005年(nián)10月13日通過(guò)決議,決定豁免“在聚合物應用(yòng)中的十(shí)溴二苯醚”。這似乎暫時給予了十(shí)溴二苯醚的合法身份。但是,一些國外的電氣電子設備生(shēng)産商至今仍堅持對(duì)“一溴“至”十(shí)溴“二苯醚的禁/限用(yòng)。原因有二:限用(yòng)五溴二苯醚和八溴二苯醚的指令EU-D-2003/11/EC)仍然有效,它們未被豁免;在十(shí)溴二苯醚的合成過(guò)程中,帶有2%的副産品——八溴二苯醚和九溴二苯醚。
另一種常用(yòng)的阻燃劑四溴雙酚A,歐盟也正在進行(háng / xíng)“危險評估”。
因此,開發(fā/fà)和應用(yòng)無鹵阻燃劑特别是無溴阻燃劑,是橡膠助劑生(shēng)産廠和橡膠制品廠共同的迫切任務。
3. 多環芳烴
目前歐盟和其(qí)他國家(jiā)限制的多環芳烴(PAHs)共有16種,首要(yào / yāo)的PAH便是衆所(suǒ)周知的苯并(α)芘。近幾年(nián),我國出口的電氣電子産品屢遭歐洲國家(jiā)退貨,有些是與其(qí)中的橡塑制品PAHs超标有關。
在橡塑制品中檢出的PAHs究競是哪些原材料帶來的 這一直是困擾企業的一大難題,筆者雖着(zhe/zhuó/zhāo/zháo)力查閱文獻資料,尚未能(néng)完全闡明,隻是初步認爲煤焦油和石油是可(kě)能(néng)的疑點,相應主要(yào / yāo)可(kě)疑原材料是炭黑和加工油。
① 炭黑
炭黑的原料油主要(yào / yāo)有澄清油、乙烯焦油和煤焦油,我國的炭黑原料油主要(yào / yāo)是煤焦油。煤焦油是極其(qí)複雜的混合物,主要(yào / yāo)組分是芳烴化合物和雜環化合物,有幾千種之多,從中分離并經鑒定的就(jiù)有500多種。對(duì)炭黑反應爐的各部位原料油反應的中間産物作色譜分析,發(fā/fà)現有多種PAHs存在,其(qí)中含量較多的幾種爲芘、苯并(a)芘、苯并(c)芘等。乙烯焦油也含有一定數量的PAHs。試驗表明,目前廣泛應用(yòng)的國産油爐法炭黑,即使在膠料配方中用(yòng)量不大,也會(huì)使PAHs超标。
目前炭黑廠都沒有向橡膠制品廠提供PAHs含量的檢測報告或控制指标,這也是讓橡膠制品生(shēng)産企業十(shí)分困惑的問題。
② 加工油
橡膠加工油包括芳烴油、石蠟油和環烷油。芳烴油因含有大量的PAHs而(ér)不能(néng)用(yòng)于(yú)有環保要(yào / yāo)求的橡膠制品,這也限制了充高芳烴油的充油橡膠(如(rú)SBRl712等)的應用(yòng)。雖然我們已開發(fā/fà)出較低PAHs含量的充油橡膠(如(rú)SBRl723),但它們所(suǒ)含的PAHs的種類和數量均未見報道,能(néng)否符合歐盟環保要(yào / yāo)求尚未可(kě)知。石蠟油和環烷油中,因産地和加工工藝不同,其(qí)PAHs的含量也大有差别。迄今爲止,筆者未見國内外生(shēng)産橡膠加工油的企業出示的PAHs數據,難以對(duì)各種油品作出環保評價。
目前,我們對(duì)原材料中PAHs的來源尚很不明了,除炭黑和加工油外,可(kě)能(néng)還有其(qí)他許多使PAHs超标的原材料,需要(yào / yāo)加緊進行(háng / xíng)篩選、确定。否則,一旦歐盟對(duì)PAHs正式立法,我們将處于(yú)一個十(shí)分難堪的局面。
4. 特定胺
歐盟指令2002/61/EC和生(shēng)态紡織品标準《Oeko-Tex-Standard 100》限制了危險物質偶氮染料的銷售和使用(yòng)。所(suǒ)謂“特定胺”是指在特定(即還原)條件下(xià)從偶氮染料中分解産生(shēng)的可(kě)緻癌的芳胺,共有24種。
偶氮染料主要(yào / yāo)涉及紡織品和皮革用(yòng)的染料,但是現在采購方也要(yào / yāo)求檢測橡膠制品中的特定胺。分析認爲,膠料中的某些有機顔科(着(zhe/zhuó/zhāo/zháo)色劑),特别是偶氮類着(zhe/zhuó/zhāo/zháo)色劑,可(kě)能(néng)含有這些特定胺,如(rú)大紅粉和金光紅、油溶燭紅、橡膠大紅LG等着(zhe/zhuó/zhāo/zháo)色劑含有二氯聯苯胺。
鞋類産品要(yào / yāo)特别注意使用(yòng)的布料和革料是否有禁用(yòng)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橡膠助劑與亞硝化劑(氮氧化物NOx)反應會(huì)生(shēng)成具有緻癌性的N-亞硝胺。德國法規TRGS552(1988年(nián)1月生(shēng)效)規定了禁用(yòng)12種緻癌的N-亞硝胺,涉及多種目前國内廣泛應用(yòng)的橡膠助劑。特别是歐盟發(fā/fà)表的《未來化學品政策戰略白皮書》,将硫化劑DTDM和某些秋蘭姆類促進劑(如(rú)TMTD等)列入限期淘汰的化學品,不僅對(duì)橡膠制品生(shēng)産企業,而(ér)且對(duì)輪胎行(háng / xíng)業都有威脅。因此,我們應采用(yòng)安全的環保型助劑,例如(rú)國内輪胎廠正在用(yòng)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
——文章來源: 橡膠技術網