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硫黄给予体

2018/11/03 14:22
导读: 2.1.3硫黄给予体 2.1.3.1四硫化秋兰姆、吗啡啉衍生物、聚硫胶 除元素硫以外,在硫化温度下能释放硫的有机化合物也可以作为硫化剂。 著名的二硫化四甲基秋兰姆多年来就认为是这一类物质。
        2.1.3硫黄给予体
        2.1.3.1四硫化秋兰姆、吗啡啉衍生物、聚硫胶
        除元素硫以外,在硫化温度下能释放硫的有机化合物也可以作为硫化剂。
        著名的二硫化四甲基秋兰姆多年来就认为是这一类物质。但是,含二硫化四甲基秋兰姆之无硫胶料在硫化时没有污染银镜的事实说明,在硫化条件下没有硫黄释放出来。因此,秋兰姆硫化将在无硫硫化中(3.1)加以讨论一一但用现代分析方法发现用二硫化四甲基秋兰姆交联时也能形成硫桥。然而由于交联发生所依据的机理概不容许游离硫中间物的出现,所以这种物质在本书中仍不作真正的硫黄给予体看待。
        比较之下,可以证明四硫化秋兰姆(如四硫化二戊撑秋兰姆)硫化时能修释放出硫(3.1.1),因而这种物质可以认为是真正的硫黄给予体。
        另一类硫黄给予体是胺类二硫化物,如二硫化二吗啡啉。还有一种类似的物质是苯并噻唑-2-N-二硫代酰替吗啉。相反,次磺酰胺虽在文献中被说成是硫化剂,但不能看作硫黄给予体。
        聚硫胶可以和硫黄给予体相提并论。这些亚烃基氯化物或类似化合物与多硫化钠的反应产物实际上用作抗溶胀性能高的合成橡胶,虽然这些反应产物也可以在天然胶或合成胶中少量加入以代替留硫黄。
        当温度升高时(如在硫化过程中),硫黄给予体中键合比较松的一部分硫黄释放出来,用于形成交联键。
        有时采用这种昂贵的硫黄给予体是合适的,其主要优点是能减少硫黄在未硫化胶中的喷出。其它优点下文叙述。
        用硫黄给予体硫化时,在硫黄给予体未经分解放出硫以前,硫化是不能开始的,因此,硫化起步比纯硫黄要迟。四硫化秋兰姆和吗啡啉衛生物裂解的同时也形成促进剂或活性剂,这些物质能大大加快硫化速度。虽然四硫化秋兰姆和吗啡啉衍生物的效率低于次磺酰胺促进剂,但硫化曲线是相似的(见2.3,3.1.2)。硫黄给予体的裂解温度对胶料的焦烧性能至关重要,四硫化秋兰姆的分解温度一般比较低,高于分解温度时即形成有超促进剂作用的二硫代氨基甲酸盐,因此,它既不能提供较大的操作安全性,又不能提供较长的流动时间。含二硫化二吗啡啉的胶料,操作安全性和焦烧温度都比较高。苯并噻唑-2-N-二硫代酰替吗啉能使胶料的流动时间和焦烧时间二者的关系特别好,它的分解不但能生成2-硫醇基苯并噻唑,也生成吗咔啉。而吗啡啉对2-锍醇基苯并噻唑具有很强的活化作用。苯并噻唑-2-N-二硫代酰替吗啉既能作促进剂,又能作硫化剂。四硫化秋兰姆和吗啡啉行生物的另一个优点是:当硫黄释放出来进行交联时,形成双硫键(有时也形成单硫键),而单用硫黄硫化时往往形成多硫键。后面将要说到(见2.3.2.2.2),双硫键,特别是单硫键要比硫含量高的交联键好,因为它们有优良的耐热性能,后硫化倾向也小。四硫化秋兰姆可以形成双硫键,也可能形成硫含量更高的交联键,二硫化二吗啡晽也可以形成双硫键,而苯并噻唑-2-N-二硫代酰替吗啉还原分解为-硫醇基苯并噻唑和吗啡啉,其结果则可能主要形成单硫键。因此,在这一系列化合物中苯并噻唑-2-N-二硫代酰替吗啉制造的硫化胶耐热性能最好,其机械性能也相当于“低硫硫化胶”(见1.1.2.7~11)。
        但是用上述物质得到的“低硫硫化胶”典型的耐热性和其它性能与诸如二硫化四甲基秋兰姆无硫硫化或过氧化物硫化的硫化胶并不一样。用聚硫胶作硫黄给予体时,能够在某种程度上形成多硫键,因而往往得不到优良的耐老化性能。为了获得上述好处而又防止硫黄喷出,一般只用硫给予体代替一部分硫黄。为得到相应的交联度,大多用两份硫给予体代替一份硫黄。
        2.1.3.2氯化硫(二氯化二硫)
        2.1.3.2.1氯化硫硫化工艺
        氯化硫是早在1846年发现的最老的硫化剂之一,也被当作一种硫给予体。用氯化硫能使天然胶制品在室温下进行硫化,但温度稍高一点更好。
        这种物质在制造薄制品中仍有价值,其用法有两种:
       (a)橡胶制品用氯化硫蒸气处理。为此,胶片或其它制品包括溶液浸渍制品放入烘箱(里面的空气要尽可能干燥)置于氯化硫蒸气中。
       (b)氯化硫的汽油溶液用辊筒涂敷在胶布上。
        过去常用二硫化碳作溶剂,使浸渍制品在氯化硫溶液中浸渍后能够进行冷硫化,但因二硫化碳有毒,现已不用。
        氯化硫和橡胶反应,可能生成极微量盐酸,一般可加入氧化镁和良好的不污染酚类抗氧剂予以中和。成品也往往用氨进行浸渍。但是冷硫硫化胶的老化性能不如热硫硫化胶。                  2.1.3.2.2.氯化硫的化学效应
        氯化硫和烯类可按下列方程进行反应:
        方程式11
        
        根据这一反应机理可以推断橡胶按下列方式进行交联:
        
        氯化硫也大量用于制造白油膏。
        2.1.4其它硫化剂
        其它无硫硫化剂,诸如过氧化物、醌类、对醌二肟类、双偶氮化合物、树脂以及高氯化合物等将在无硫硫化一章(见3.2)中讨论。

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