橡膠硫化-硫化歷程（橡膠加工課件）

內(nèi)容硫化歷程—硫化概念、原理與正硫化一硫化工藝條件—硫化三要素二硫化方法—工藝與設(shè)備三硫化質(zhì)量分析—問題與對(duì)策四1.硫化概念、實(shí)質(zhì)與作用硫化（vulcanization）是橡膠加工工藝過程的最后工序;

塑煉混煉壓延壓出成型硫化概念：硫化指將具有塑性的混煉膠經(jīng)過適當(dāng)加工而成的半成品，在一定外部條件下通過化學(xué)因素或物理因素的作用，轉(zhuǎn)化為彈性橡膠或硬質(zhì)橡膠，從而獲得使用性能的工藝過程。塑性（plastic）彈性(elatic)混煉膠(compounded

rubber)硫化膠(vulcanized

rubber)硫化硫化Goodyear固特異Charles

GoodyearGOODYEAR

TIREVulcan

火神Charles

GoodyearVulcanization

硫化硫化－個(gè)“神奇”的過程實(shí)質(zhì)是橡膠分子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)（“架橋”）。

混煉時(shí)加入的硫化體系（硫化劑、促進(jìn)劑等）是使橡膠交聯(lián)的配合劑，加工過程（混煉，壓延，壓出）及停放過程中不能發(fā)生反應(yīng)，否則膠料會(huì)出現(xiàn)焦燒（早期硫化）現(xiàn)象。橡膠的硫化與熱塑性樹脂的交聯(lián)（crosslinking）、熱固性樹脂的固化（curing）實(shí)質(zhì)相同。1.硫化概念、實(shí)質(zhì)與作用硫化前后結(jié)構(gòu)與性能的變化硫化前：線形結(jié)構(gòu)，分子間以范德華力相互作用

可塑性大，伸長(zhǎng)率高，可溶硫化時(shí)分子被引發(fā)，發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)硫化后：體形結(jié)構(gòu)，分子間主要以化學(xué)鍵結(jié)合性能變化：力學(xué)性能物理性能化學(xué)穩(wěn)定性

溶解性（只能溶脹，不能溶解）硫化交聯(lián)①力學(xué)性能彈性扯斷強(qiáng)度定伸強(qiáng)度撕裂強(qiáng)度硬度伸長(zhǎng)率壓縮永久變形疲勞生熱②物理性能透氣率、透水率降低不能溶解，只能溶脹耐熱性提高③化學(xué)穩(wěn)定性：提高原因：a.交聯(lián)反應(yīng)使化學(xué)活性很高的基團(tuán)或原子不復(fù)存在，使老化反應(yīng)難以進(jìn)行。b.網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)阻礙了低分子的擴(kuò)散，導(dǎo)致橡膠老化的自由基難以擴(kuò)散。以三元乙丙膠（EPDM）為例，硫化提高降低硫化前后結(jié)構(gòu)與性能的變化硫化過程中膠料性能的變化1—拉伸強(qiáng)度；2—定伸應(yīng)力；3一彈性；4一伸長(zhǎng)率；5一硬度；6一永久變形

硫化過程中性能的變化硫化歷程圖2.正硫化及正硫化時(shí)間的確定焦燒階段焦燒時(shí)間熱硫化開始前的延遲作用時(shí)間，涉及加工安全性。操作焦燒時(shí)間橡膠加工過程中由于熱積累效應(yīng)所消耗的焦燒時(shí)間，與加工歷史(如膠料返煉次數(shù)、熱煉程度及壓延、壓出工藝條件等)有關(guān)。剩余焦燒時(shí)間是指膠料在模型中受熱時(shí)保持流動(dòng)性的時(shí)間。

熱硫化階段膠料進(jìn)行著交聯(lián)反應(yīng)，逐漸生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，于是橡膠的彈性和拉伸強(qiáng)度急劇上升。熱硫化階段平坦硫化階段與過硫化階段

平坦硫化階段交聯(lián)和熱裂解反應(yīng)動(dòng)態(tài)平衡，硫化膠保持有最佳的性能，選取正硫化時(shí)間的范圍。過硫化階段主要是交聯(lián)鍵及鏈段的熱裂解，膠料的強(qiáng)力性能顯著下降（硫化返原）。理想硫化歷程圖誘導(dǎo)期適當(dāng)長(zhǎng)，保證硫化操作的安全性與硫化效率熱硫化期短硫化速度快，硫化時(shí)間短，效率高平坦硫化期長(zhǎng)不會(huì)產(chǎn)生過硫無硫化返原硫化膠性能好2.正硫化及正硫化時(shí)間的確定正硫化又稱最宜硫化，指硫化過程中膠料綜合性能達(dá)到最佳值時(shí)的硫化狀態(tài)；膠料實(shí)際硫化不及正硫化，則稱為欠硫；超過正硫化，則稱為過硫；欠硫和過硫都會(huì)使膠料的物理機(jī)械性能和耐老化性能下降。物理—化學(xué)法游離硫測(cè)定法（理論正硫化時(shí)間）溶脹法（理論正硫化時(shí)間）物理機(jī)械性能測(cè)定法300%定伸應(yīng)力法（理論正硫化時(shí)間）拉伸強(qiáng)度法（工藝正硫化時(shí)間）壓縮永久變形法（理論正硫化時(shí)間）抗張積法（工藝）綜合取值法（工藝）專用儀器法門尼粘度儀硫化儀法3.正硫化及正硫化時(shí)間的確定硫化儀與硫化特性曲線ML最小扭矩MH最大扭矩