橡膠硫化工藝概述
作者： 發(fā)布于：2021/5/1 15:03:43 點(diǎn)擊量：
硫化的定義：
硫化又稱(chēng)交聯(lián)、熟化，是在橡膠中加入硫化劑和促進(jìn)劑等交聯(lián)助劑，在一定的溫度、壓力條件下，使線型大分子轉(zhuǎn)變?yōu)槿S網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的過(guò)程。由于最早的天然橡膠制品采用硫磺作為交聯(lián)劑，因此稱(chēng)為硫化。隨著科技發(fā)展，交聯(lián)劑也不再僅限于硫磺，硫化現(xiàn)今的含義就是“交聯(lián)”或者“架橋”。
影響硫化工藝過(guò)程的主要因素：
①硫化劑用量：用量越大，硫化速度越快，可以達(dá)到的硫化程度也越高。硫化劑在橡膠中的溶解度是有限的，過(guò)量的硫化劑會(huì)由膠料表面析出（噴硫）。為減少?lài)娏颥F(xiàn)象，同時(shí)達(dá)到硫化效果，需嚴(yán)格控制硫化劑的用量。
②硫化溫度：硫化溫度越高，硫化時(shí)間越短。由于橡膠是不良導(dǎo)熱體，制品的硫化進(jìn)程由于其各部位溫度的差異而不同。為了保證比較均勻的硫化程度，厚橡膠制品一般采用逐步升溫、低溫長(zhǎng)時(shí)間硫化。
③硫化時(shí)間：硫化工藝的重要環(huán)節(jié)。時(shí)間過(guò)短，硫化程度不足（欠硫）。時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，硫化程度過(guò)高（過(guò)硫）。只有適宜的硫化程度(正硫化)，才能保證最佳的綜合性能。
反應(yīng)過(guò)程可分為三個(gè)階段：
誘導(dǎo)階段：硫化劑和促進(jìn)劑在分子層面反應(yīng)生成一種活性更大的中間化合物，然后進(jìn)一步引發(fā)橡膠分子鏈，產(chǎn)生可交聯(lián)的游離基。
交聯(lián)反應(yīng)階段：可交聯(lián)的游離基與橡膠分子鏈之前產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，生成交聯(lián)鍵。
網(wǎng)構(gòu)成熟階段：在這階段中的前半階段中，交聯(lián)反應(yīng)已趨于完成，已形成的交聯(lián)鍵開(kāi)始發(fā)生重排和裂解等反應(yīng)，出現(xiàn)交聯(lián)與裂解的兩種過(guò)程，在這階段的后半段，交聯(lián)反應(yīng)已基本停止，隨之發(fā)生的主要是交聯(lián)鍵重排和熱裂解等的反應(yīng)，最后得到硫化膠。
硫化歷程可分為四個(gè)階段：
橡膠的性能隨硫化時(shí)間的增加而變化，橡膠的硫化歷程可分為四個(gè)階段：焦燒階段、熱硫化階段、平坦硫化階段，過(guò)硫化階段。
焦燒階段：相當(dāng)于硫化反應(yīng)中的誘導(dǎo)期，又稱(chēng)焦燒時(shí)間，即膠料從混煉開(kāi)始加入硫化劑之后一直到停止了塑性流動(dòng)這一段時(shí)間。在這段時(shí)間內(nèi)，交聯(lián)尚未開(kāi)始，膠料具有流動(dòng)性，可進(jìn)行各種加工。
熱硫化階段：硫化反應(yīng)中交聯(lián)反應(yīng)階段，橡膠逐漸生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，于是橡膠的彈性和強(qiáng)度急劇上升。這個(gè)階段常作為硫化反應(yīng)速度的標(biāo)志。
平坦硫化階段：在這段時(shí)間里，硫化膠的各項(xiàng)性能分別達(dá)到或接近最佳點(diǎn)或取得最佳綜合平衡，所以作為選取正硫化時(shí)間的范圍。
過(guò)硫化階段：相當(dāng)于硫化反應(yīng)中網(wǎng)構(gòu)形成的后期。這一階段主要發(fā)生交聯(lián)鍵的重排及交聯(lián)鍵的裂解，因此膠料性能明顯降低。
硫化的作用：
通過(guò)改變橡膠的空間結(jié)構(gòu)，使線型大分子轉(zhuǎn)變?yōu)槿S網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)增強(qiáng)。如此，橡膠鏈段的自由活動(dòng)能力下降，可塑性和伸長(zhǎng)率下降，強(qiáng)度、彈性和硬度上升，壓縮永久變形和溶脹度下降。
硫化橡膠彈性、耐磨性、耐候性增強(qiáng)，能夠適應(yīng)大部分場(chǎng)景的使用性能要求，使橡膠成為更有價(jià)值的材料。