硫化操作技術(shù)3

復(fù)習(xí)提問1、何謂正硫化和正硫化時(shí)間?

2、正硫化時(shí)間的測(cè)定方法有哪幾種?有什么不同?提示：正硫化｛理論正硫化工藝正硫化第二節(jié)硫化工藝條件

硫化工藝條件的合理確定和嚴(yán)格控制，是決定橡膠制品質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)。硫化工藝條件是指決定橡膠硫化質(zhì)量的三個(gè)重要因素，即硫化溫度、壓力和時(shí)間。通常習(xí)慣稱它們?yōu)椤傲蚧亍?。第二?jié)硫化工藝條件第二節(jié)硫化工藝條件第二節(jié)硫化工藝條件一、硫化溫度和其他化學(xué)反應(yīng)一樣，橡膠的硫化反應(yīng)依賴于溫度。硫化溫度是橡膠發(fā)生硫化反應(yīng)的基本條件，它直接影響硫化速度和產(chǎn)品質(zhì)量。硫化溫度高、硫化速度快、生產(chǎn)效率高、并易于生成較多的低硫交聯(lián)鍵；反之，硫化溫度低，硫化速度慢，生產(chǎn)效率低，并易于生成較多的多硫交聯(lián)鍵。通常，硫化溫度的選擇應(yīng)根據(jù)制品的類型、膠種及硫化體系等幾個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮。1．制品類型橡膠是一種熱的不良導(dǎo)體，其導(dǎo)熱性較金屬低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。所以，在硫化過(guò)程中，膠料受熱升溫慢，尤其難以使厚制品膠料內(nèi)外溫度均勻一致，而造成制品內(nèi)部處于欠硫或恰好正硫時(shí)，表面已經(jīng)過(guò)硫。而且硫化溫度越高，過(guò)硫程度越大。因此，為保證多部件制品及厚壁制品的均勻硫化，除需在配方設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮膠料的硫化平坦性外，在硫化溫度的選擇上也應(yīng)考慮硫化溫度低一些或采取逐步升溫的方法。一、硫化溫度硫化過(guò)程中，生膠與硫黃的化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)過(guò)程。在軟質(zhì)膠中，因硫黃用量少、熱效應(yīng)較小，對(duì)硫化影響不大。但在硫黃用量很高的硬質(zhì)膠中，熱效應(yīng)則較大，又因橡膠導(dǎo)熱性差而難以使大量的生成熱傳遞擴(kuò)散，造成體系內(nèi)部生熱高，從而發(fā)生助劑揮發(fā)、橡膠裂解等現(xiàn)象，使制品產(chǎn)生氣泡，甚至爆炸。所以硬質(zhì)橡膠制品一般都采用134℃以下的硫化溫度，以減緩反應(yīng)熱的生成速度，并有助于散熱，使體系內(nèi)部溫升降低，從而保證硫化工藝的安全、順利進(jìn)行。一、硫化溫度橡膠制品中常有一些紡織纖維材料的復(fù)合部件，如輪胎的簾線骨架、膠鞋的帆布鞋幫等。由于紡織纖維材料的耐熱性能較差，溫度過(guò)高會(huì)使其發(fā)硬發(fā)脆，甚至斷鏈破壞，如一般棉紡織物在240℃條件下，連續(xù)加熱4h，就會(huì)被完全破壞。因此，凡含紡織纖維材料復(fù)合部件的制品及膠布制品，硫化溫度都不應(yīng)高于130～140℃。一、硫化溫度對(duì)于橡膠空心及海綿制品，應(yīng)考慮到硫化的同時(shí)，還伴隨有發(fā)泡反應(yīng)。不同的發(fā)泡體系有不同的適宜發(fā)泡溫度，要求硫化溫度與發(fā)泡溫度相適應(yīng)(以硫化溫度稍高于發(fā)泡劑分解溫度為宜)，否則將導(dǎo)致發(fā)泡反應(yīng)不能順利進(jìn)行，海綿起發(fā)率過(guò)低或過(guò)高。例如，以小蘇打?yàn)槟z鞋海綿中底的發(fā)泡劑、無(wú)發(fā)泡助劑時(shí)的分解溫度為150℃，因此要求硫化溫度稍高于150℃，才能保證發(fā)泡與硫化同時(shí)順利地進(jìn)行。一、硫化溫度⑵生膠種類橡膠為有機(jī)高分子材料，高溫易引起橡膠分子鏈的裂解破壞，乃至發(fā)生交聯(lián)鍵的斷裂、硫化返原現(xiàn)象，而導(dǎo)致硫化膠的強(qiáng)伸性能下降。其中天然橡膠和氯丁橡膠最為顯著。綜合考慮橡膠的耐熱性和硫化返原現(xiàn)象，各種橡膠的適宜硫化溫度一般為：天然橡膠最宜在143℃以下，最高不能超過(guò)160℃，否則硫化返原現(xiàn)象會(huì)十分嚴(yán)重；順丁橡膠、異戊橡膠和氯丁橡膠最好在151℃以下，最高不能超過(guò)170℃，丁苯橡膠、丁腈橡膠可采用15O℃以上，最高不超過(guò)19O℃，丁基橡膠和三元乙丙橡膠可采用160～180℃，最高產(chǎn)超過(guò)20O℃，硅橡膠和氟橡膠可采用150～170℃進(jìn)行一次硫化和200～220℃高溫長(zhǎng)時(shí)間二次硫化。一、硫化溫度各種橡膠最適宜硫化溫度范圍膠種適宜硫化溫度，℃天然橡膠143℃丁苯橡膠150℃異戊橡膠151℃順丁橡膠151℃氯丁橡膠151℃丁基橡膠170℃三元乙丙橡膠160～180℃丁腈橡膠180℃硅橡膠160℃氟橡膠l60℃丙烯酸酯橡膠150～155℃氯醚橡膠155℃3．配方中硫化體系的類型不同的硫化體系具有不同的硫化特性，需要根據(jù)配方中的硫化體系相應(yīng)地選擇適宜的硫化溫度。通常，普通硫黃硫化體系溫度大體在130～158C左右，具體可根據(jù)所選促進(jìn)劑的活性溫度和制品的物理機(jī)械性能指標(biāo)來(lái)確定。當(dāng)促進(jìn)劑的活性溫度較低或制品要求高強(qiáng)伸性、較低的定伸應(yīng)力和硬度時(shí)，硫化溫度可低些(有利生成較高比例的多硫交聯(lián)鍵)；當(dāng)促進(jìn)劑的活性溫度較高或制品要求高定伸應(yīng)力和硬度，低伸長(zhǎng)率時(shí)，硫化溫度宜高些(有利生成較高比例的低硫交聯(lián)鍵)。而有效、半有效硫化體系的硫化溫度一般掌握在160～165℃左右，過(guò)氧化物及樹脂等非硫硫化體系的硫化溫度以170～180℃左右為宜。一、硫化溫度總之，影響硫化溫度的因素很多，除上述討論的主要影響因素外，有時(shí)還有一些特殊情況。例如，配方中含有某些低沸點(diǎn)配合劑時(shí)，則硫化溫度要低于這些配合劑的沸點(diǎn)，否則，將會(huì)造成配合劑的氣化逸出使制品起鼓或呈海綿狀。再如，對(duì)橡塑并用的制品，硫化溫度必須高于所用樹脂的軟化點(diǎn)，以使并用膠料在硫化溫度下具有良好的流動(dòng)性和充模性，從而獲得符合結(jié)構(gòu)需求和外觀輪廓清晰、飽滿的模制品。一、硫化溫度2．硫化壓力硫化壓力是指硫化過(guò)程中橡膠制品單位面積上所受壓力的大小。一般橡膠制品在硫化時(shí)均需施加一定的壓力。硫化壓力可分為常壓與高壓。通常，常壓硫化適于膠布等薄壁制品，而模壓制品需要較高的壓力。這是因?yàn)樵诹蚧^(guò)程中，膠料在高溫下一些揮發(fā)分(如原材料中的水分，半成品加工過(guò)程中混入的加工助劑如汽油等)會(huì)釋放出來(lái)，一些多層制品層間夾帶的空氣也會(huì)跑出來(lái)，對(duì)制品會(huì)產(chǎn)生不良的影響（海綿、脫空等）。所以硫化時(shí)必須施加高的壓力，使揮發(fā)分和空氣從模型排氣孔排出。此外，在壓力條件下，膠料對(duì)氣體的溶解度增大，也減小了微觀氣泡的產(chǎn)生。一、硫化壓力硫化加壓的方式有用液壓泵通過(guò)平板硫化機(jī)把壓力傳遞給模型，再由模型傳遞給膠料，稱平板加壓；由硫化介質(zhì)直接加壓，如蒸汽加壓；以壓縮空氣加壓，即熱空氣加壓；由個(gè)體硫化機(jī)加壓及注壓機(jī)注壓等。一、硫化壓力硫化的壓力作用主要有以下幾點(diǎn)。①防止制品在硫化過(guò)程中產(chǎn)生氣泡，提高膠料的致密性硫化時(shí)膠料中包含的水分和其它易揮發(fā)物質(zhì)，以及硫化反應(yīng)中可能形成的硫化氫氣體，均會(huì)在高溫下?lián)]發(fā)遞出而使膠料產(chǎn)生氣泡。若硫化時(shí)施加大于膠料可能產(chǎn)生逸出內(nèi)壓力的硫化壓力，則可防止氣泡的產(chǎn)生，并可提高膠料的致密性。施加較高硫化壓力能改變膠料的致密性能。若只防止產(chǎn)生氣泡，也可在膠料中加入石膏、氧化鈣等吸水劑，以實(shí)現(xiàn)常壓硫化。一、硫化壓力硫化壓力與膠料密度的關(guān)系硫化壓力，MPa膠料密度，g/ml硫化壓力，MPa膠料密度，g/ml7.01.160335.01.61114.01.160970.01.613②使膠料易于流動(dòng)和充滿模腔為制得花紋清晰、飽滿的制品，必須使膠料能夠流動(dòng)和充滿模腔。特別是膠料處于未交聯(lián)狀態(tài)的硫化誘導(dǎo)期內(nèi)、硫化壓力的作用更為明顯。實(shí)驗(yàn)表明，模壓橡膠制品，若硫化溫度為100～140℃時(shí)，則硫化壓力應(yīng)為2～5MPa，若硫化溫度為40～5O℃(如注壓充模定型)時(shí)，則硫化壓力應(yīng)為50～80MPa，才能保證膠料良好流動(dòng)，充滿模腔。一、硫化壓力③提高膠料與骨架材料的密著性。硫化時(shí)，隨著硫化壓力的增加，橡膠透入布層的深度增大，從而可提高橡膠與布層的密著力以及制品的耐曲撓性能。實(shí)驗(yàn)表明，天然橡膠汽車外胎硫化時(shí)，隨著水胎內(nèi)壓的增加，外胎內(nèi)層簾布的耐曲撓性能也隨之增加。一、硫化壓力硫化壓力與簾布層耐屈性的關(guān)系硫化壓力，MPa簾布屈撓到破壞時(shí)的次數(shù)，次l.64650～47002.28000～82002.59000～9500④有助于硫化膠物理機(jī)械性能的提高實(shí)驗(yàn)表明，隨著硫化壓力的增加，硫化膠的一些物理機(jī)械性能如強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)模數(shù)、耐疲勞性、耐磨性等相應(yīng)提高。實(shí)驗(yàn)表明，用5.OMPa壓力硫化的輪胎，其耐磨性要比用2.OMPa壓力硫化的輪胎耐磨性提高10～20％，應(yīng)用6～7MPa壓力生產(chǎn)的環(huán)狀預(yù)硫化翻胎胎面膠，其耐磨性能幾乎與新胎一樣。一、硫化壓力但是，過(guò)高的硫化壓力對(duì)橡膠的性能也會(huì)不利，這是因?yàn)楦邏喝缤邷匾粯?，?huì)加速橡膠分子的熱降解，反而使膠料的性能下降。此外，高壓下，紡織材料的結(jié)構(gòu)也會(huì)受到破壞，而導(dǎo)致耐屈撓性能下降。過(guò)高的壓力對(duì)設(shè)備的要求也很高，對(duì)設(shè)備的損傷也較大，動(dòng)力成本也高。一、硫化壓力⑵硫化壓力的選擇通常，對(duì)硫化壓力的選取應(yīng)根據(jù)膠料配方、膠料可塑性、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝等來(lái)選定。一般的原則是，膠料塑性大，硫化壓力宜??；產(chǎn)品厚，層數(shù)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硫化壓力宜大；制品薄，硫化壓力宜低，甚至可用常壓硫化。一、硫化壓力常見橡膠制品硫化壓力硫化工藝加壓方式壓力，MPa汽車輪胎外胎硫化內(nèi)壓過(guò)熱水加壓2.2～2.8力車胎外胎硫化內(nèi)壓壓縮空氣加壓1.0～2.0汽車輪胎內(nèi)胎硫化內(nèi)壓飽和蒸汽加壓0.5～0.6力車胎內(nèi)胎硫化內(nèi)壓飽和蒸汽加壓0.5～0.6模型制品硫化平板加壓10～30V帶硫化平板加壓1.9～2