橡膠制品噴霜成因及防治

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發(fā)布時間：

2025-09-24

噴霜是指橡膠制品中配合劑（如硫磺、促進劑、防老劑、增塑劑、氧化鋅等）超過其在本體橡膠中的溶解度極限，或因遷移、相分離等原因，逐漸遷移至制品表面并形成一層類似“白霜”的析出物的現(xiàn)象。


一、主要危害包括：
●影響外觀： 產(chǎn)品表面出現(xiàn)白斑、泛藍、泛彩或灰霧，被視為質(zhì)量缺陷。
●損害性能：噴霜（硫磺、促進劑）： 導致膠料表層硫化程度與內(nèi)部不一致，造成欠硫或局部過硫，使物理機械性能（如拉伸強度、伸長率、耐磨性）下降。
●噴霜（防老劑）： 表面析出后，內(nèi)部防老劑濃度降低，削弱制品的抗老化能力。
●噴霜（增塑劑等）： 影響表面粘合性能，在后續(xù)的涂裝、粘貼、印刷等工序中造成困難。
●增加故障風險： 對于動態(tài)使用的制品（如輪胎、密封件），噴霜物可能成為應力集中點或污染源，導致早期失效。


二、 噴霜的成因機理：
噴霜的本質(zhì)是熱力學溶解-析出平衡和動力學遷移速度共同作用的結(jié)果。其主要成因可歸結(jié)為二點：
●過飽和溶解（配方問題）： 配方中某種配合劑的用量超過了其在特定橡膠基體中的最大溶解度。溫度降低時，溶解度下降，導致過飽和析出。
●遷移與滲出（工藝/儲存問題）： 即使配方合理，在硫化不充分、硫化溫度過高或時間過長、儲存環(huán)境溫度波動大等情況下，配合劑會因分子熱運動加劇而更易遷移至表面。


三、 配方設計：如何添加防噴霜助劑及選擇材料：

這是解決噴霜問題最根本、最有效的方法。核心思路是：提高配合劑的溶解度、延緩其遷移速度、或選擇相容性更好的替代品。


1. 使用分散劑：
●作用機理： 這類助劑能夠降低橡膠相與配合劑相之間的界面張力，促進配合劑（特別是填料和粉末狀助劑）在膠料中的均勻分散，防止局部濃度過高，同時在一定程度上提高相容性。
●添加方式： 通常在混煉初期與生膠、填料等一起加入，用量一般為1-3 phr。


2. 使用高分子量或復合型助劑：
●作用機理： 傳統(tǒng)的小分子助劑（如促進劑M、DM，防老劑RD）分子量低，遷移速度快。改用高分子量或聚合型助劑，可以顯著降低其遷移性。
●促進劑： 用不溶性硫磺（IS）代替普通硫磺，其在膠料中不易遷移。使用高分子量促進劑（如TBzTD）替代TMTD等易噴霜品種。
●防老劑： 用聚合型防老劑（如防老劑HP）替代小分子防老劑（如防老劑A、D）。
●增塑劑： 選用與主膠種極性相近、分子量較高的增塑劑（如TP-95代替DOP）。


3. 優(yōu)化硫化體系：
●作用機理： 設計一個平衡、高效的硫化體系，確保硫化劑和促進劑在反應中被充分消耗，減少游離殘留。
采用“半有效硫化體系（Semi-EV）”或“有效硫化體系（EV）”替代傳統(tǒng)的普通硫化體系（CV），后者硫磺用量多，更易噴霜。
●使用后效性促進劑（如CBS）為主，搭配少量高效促進劑，保證加工安全的同時減少噴霜。
●精確計算并控制硫磺與促進劑的配比。


四、 后期處理：已噴霜制品的除霜與抑霜方法：
對于已經(jīng)發(fā)生噴霜的制品，處理方法主要是物理去除和化學抑制，但這些方法多為“治標”之舉。


1. 物理除霜法：
●溶劑擦拭： 用酒精、丙酮、汽油等溶劑擦拭表面。注意： 必須選擇對橡膠制品無溶脹、無損害的溶劑，先在小范圍內(nèi)試驗。此法能有效去除表面析出物，但無法阻止內(nèi)部繼續(xù)噴霜。


2. 化學抑霜/后處理法：
●隔離涂層： 在清理干凈的表面涂覆一層專用的隔離劑或保護漆。這層膜可以物理阻隔內(nèi)部助劑向外遷移，同時也能防止空氣中的氧氣、臭氧侵入。例如，輪胎表面有時會噴涂一層保護蠟。
●熱處理（回煉/烘烤）： 將已噴霜的制品置于略低于硫化溫度的烘箱中（如60-80℃）短期烘烤。此方法有時能使表面的噴霜物重新擴散回橡膠內(nèi)部，但效果有限且可能引發(fā)進一步老化，需謹慎使用。
●硫化補救： 如果判斷噴霜主因是欠硫，可將制品返回硫化罐進行二次硫化，使剩余的硫化劑和促進劑充分反應，但這可能改變產(chǎn)品的物理性能。


五、 總結(jié)與建議：
解決橡膠噴霜問題是一個系統(tǒng)工程，應遵循“預防為主，處理為輔”的原則。
首要任務是進行科學的配方設計，通過選用高分子量助劑、均勻劑和平衡硫化體系，從根本上提高體系的相容性和穩(wěn)定性。
其次，嚴格控制混煉、硫化、儲存等全過程工藝條件，確保配合劑分散均勻、硫化充分、環(huán)境穩(wěn)定。
對于已噴霜的產(chǎn)品，應首先分析噴霜物的成分和根本原因，再選擇性地采用物理清洗或涂層保護等后處理方法，并評估其對產(chǎn)品最終性能的影響。