硫化-培訓(xùn).ppt

1、株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司,硫化基本原理及硫化過程中常見的問題,開發(fā)中心試制部 2010.7,Page 2,主要內(nèi)容,硫 化的定 義 硫 化的四個(gè)階段 硫 化的三要素,橡膠與金屬粘接不牢 氣泡 炸邊 缺膠、硫 痕 縮孔,Page 3,第一部分 硫化的基本原理,1.1 硫化的定義 通俗的說法 硫化就是從生膠變成熟膠的過程； 教科書上的定義 硫化是指橡膠線型結(jié)構(gòu)的大分子鏈通過化學(xué)交聯(lián)而構(gòu)成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子的化學(xué)變化過程，并使膠料的物理機(jī)械性能及其他性能隨之發(fā)生根本變化的過程。也就是從塑性膠變成彈性膠的過程。,Page 4,硫化過程中發(fā)生了硫的交聯(lián)，這個(gè)過程是指把一個(gè)或更多的硫原子接在聚合物

2、鏈上形成橋狀結(jié)構(gòu)（空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）。,Page 5,1.2 硫化的四個(gè)階段,誘導(dǎo)期,熱硫化期,硫化平坦期,過硫化階段,扭矩,時(shí)間,Page 6,誘導(dǎo)期 誘導(dǎo)期又稱為焦燒時(shí)間。它決定于膠料配方成分,它的長短關(guān)系到生產(chǎn)加工安全期。 有時(shí)候因?yàn)椴僮鲿r(shí)間過長導(dǎo)致硫化后產(chǎn)品出現(xiàn)焦燒現(xiàn)象，就是因?yàn)椴僮鲿r(shí)間超過了此種膠料的焦燒時(shí)間所致。,1.2 硫化的四個(gè)階段,Page 7,1.2 硫化的四個(gè)階段,誘導(dǎo)期即焦燒時(shí)間,因?yàn)槟z料實(shí)際焦燒時(shí)間是固定的，操作焦燒時(shí)間長，剩余焦燒時(shí)間就短，膠料在模具中流動(dòng)時(shí)間就短，造成膠料還沒有充滿型腔就停止流動(dòng)。所以我們要避免對(duì)膠料進(jìn)行多次機(jī)械作用。,Page 8,熱硫化期 此時(shí)橡膠

3、逐步產(chǎn)生交聯(lián)，生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使橡膠彈性和拉伸強(qiáng)度急劇上升； 硫化平坦期 此時(shí)交聯(lián)反應(yīng)基本完成，繼而發(fā)生交聯(lián)鍵的重排、裂解等反應(yīng)，曲線出現(xiàn)平坦期；此階段硫化橡膠保持最佳性能；處于正硫化階段。,1.2 硫化的四個(gè)階段,Page 9,過硫階段 此階段就相當(dāng)于硫化反應(yīng)中網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成的后期，存在著交聯(lián)鍵的重排，但是主要為交聯(lián)鍵及鏈段的熱裂解反應(yīng)，所以膠料的強(qiáng)力性能顯著下降。 所以我們?cè)诖_定硫化工藝時(shí)要保證硫化時(shí)間處于正硫化階段，不能過硫。否則產(chǎn)品性能會(huì)急劇下降。,1.2 硫化的四個(gè)階段,Page 10,1.3 硫化三要素,硫化溫度,硫化壓力,硫化時(shí)間,硫化三要素,硫化三要素對(duì)產(chǎn)品硫化質(zhì)量有決定性的影響,

4、Page 11,1.3 硫化三要素硫化的溫度,直接影響到硫化速度和產(chǎn)品質(zhì)量。硫化溫度高，硫化速度快，生產(chǎn)效率高，易生成較多的低硫交聯(lián)鍵；反之，硫化速度慢，生產(chǎn)效率低，易生成較多的多硫交聯(lián)鍵。 硫化溫度的高低決定于膠料配方中的橡膠品種和硫化體系，也與產(chǎn)品形狀、大小、厚薄等因素有關(guān)。 過高的溫度會(huì)引起橡膠分子鏈的裂解和發(fā)生硫化返原現(xiàn)象，使性能下降。,Page 12,A、膠種 B、硫化體系（同種膠料采用不同的硫化劑時(shí)，性能水平有很大差異） C、硫化方法（現(xiàn)在一般采用高溫硫化，即中模部分溫度150以上） 各種橡膠最適宜硫化溫度見下表 ： 膠種 適宜硫化溫度， 天然橡膠 143（160） 丁苯橡膠 15

5、0（100190） 三元乙丙橡膠 160180 異戊橡膠 151 丁腈橡膠 180（100190） 硅橡膠 160（二次硫化，200） 氯丁橡膠 151（170）,影響硫化溫度的因素,Page 13,1.3 硫化三要素硫化的壓力,在硫化過程中施加硫化壓力，其目的使膠料容易流動(dòng)，同時(shí)使膠料中的氣泡（揮發(fā)份或空氣）容易排出，另外，還可以提高膠料的致密性和提高膠料與骨架材料的密著性，有助于提高硫化膠的物理機(jī)械性能。 通常在硫化時(shí)，隨著硫化壓力的增大，硫化膠的很多物理機(jī)械性能，如強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)模數(shù)、耐疲勞性、耐磨性及與骨架材料的粘著性等相應(yīng)提高。但過高的壓力反而使橡膠的某些性能降低，是因?yàn)楦邏和邷匾粯訒?huì)

6、加速橡膠分子的熱解作用。 一般來說，對(duì)硫化壓力的選取根據(jù)膠料的配方、可塑性和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等來決定，在工藝上遵循的原則是：塑性大，壓力宜?。划a(chǎn)品厚、層數(shù)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壓力宜大；薄制品壓力宜低，甚至可用常壓。,Page 14,1.3 硫化三要素硫化的時(shí)間,硫化時(shí)間決定于膠料配方、硫化溫度和壓力，同時(shí)也與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品膠層厚度等因素有關(guān)。 對(duì)于薄壁制品,可以根據(jù)正硫化時(shí)間性來直接確定硫化時(shí)間。 對(duì)于制品厚度超過6mm,傳統(tǒng)工藝上,按每增加厚度1mm,在正硫化時(shí)間上加上47s 。,Page 15,1.4 硫化效應(yīng),硫化效應(yīng)可以簡(jiǎn)單的理解為在給定的硫化溫度、壓力和時(shí)間的條件下橡膠硫化所達(dá)到的效果； 一般來說

7、，要達(dá)到相同的硫化效應(yīng)，提升硫化溫度，則必須減少硫化時(shí)間，這也就是我們現(xiàn)在實(shí)行的高溫快速硫化； 通常是采用溶脹法測(cè)定膠料是否達(dá)到最佳硫化效應(yīng)。,Page 16,第二部分 硫化過程中出現(xiàn)的基本問題及解決方法,硫化橡膠制品常見的缺陷一般表現(xiàn)為： 橡膠-金屬粘接不牢 氣泡 炸邊 缺膠或硫痕 縮孔,Page 17,2.1 橡膠金屬粘接不牢,底膠與金屬不粘 底膠與面膠不粘 面膠與橡膠不粘,Page 18,2.1 橡膠金屬粘接不牢,粘合不牢 的原因,硫化過程中 存在的問題,二次污染（油、灰塵污染）,膠粘劑在 成型前已固化,裝、卸模 時(shí)間過長,溫度達(dá) 不到要求,硫化壓力 不夠,金屬表面 處理不好,噴砂（拋丸

8、） 不徹底,脫脂不完全,表面有返 銹現(xiàn)象,表面除塵 不干凈,磷化效果 不好,隔離劑 使用不當(dāng),涂抹部位 不對(duì),品種不合適,用量過多,產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)不當(dāng),橡膠硬度 選用過低,膠粘劑選用不當(dāng) （膠種不同、骨架材 料不同，應(yīng)當(dāng)選用相應(yīng)不同的膠粘劑）,膠粘劑使用 不當(dāng),沒有干燥透,已失效,涂刷太厚或太薄,攪拌不均勻,粘度太高 或太低,涂刷 不均勻,模具結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)不合理,逃逸孔 位置不當(dāng),逃逸孔 孔徑不當(dāng),公差及配 合不合理,保壓不夠 （壓力損失）,處理后搬運(yùn)、 貯存不當(dāng),貯存環(huán)境不當(dāng) （溫度、相對(duì)濕度）,貯存時(shí)間 太長,過程中的 二次污染,膠料配方設(shè)計(jì) 不合理,配方中油類 軟化劑太多,硫化體系 不當(dāng),

9、內(nèi)脫模劑或 硬脂酸用量過多,其他未知因素,Page 19,2.2氣泡,橡膠表皮氣泡表現(xiàn)為橡膠表面存在比較明顯的光滑的氣泡突起 海綿氣泡表現(xiàn)為橡膠表面存在海綿狀或明顯的粘性突起物,橡膠表皮氣泡產(chǎn)生原因一般為膠料本身夾裹氣體，加壓過程中不能被排出模具外，隨膠料一起硫化，從而在制品表面出現(xiàn)氣泡 海綿氣泡也是因?yàn)槟＞咝颓痪植繙魵怏w，從而影響傳熱和膠料受熱硫化,Page 20,2.2氣泡,Page 21,我們一般采用如下方法消除氣泡： 回料時(shí)挑破膠料上的氣泡 改進(jìn)開煉機(jī)回?zé)挸尚凸に嚕M量避免氣體混入膠料 緩慢注膠 增加模具合模后放氣次數(shù) 增加排氣孔、溢料槽等,2.2氣泡,Page 22,0051187

10、 橡膠墊內(nèi)孔氣泡,更改回料方法,內(nèi)孔位置出現(xiàn)氣泡,Page 23,2.3 炸邊,炸邊表現(xiàn),炸邊出現(xiàn)原因,分型面處配合不緊密； 膠料過多，不能排出模具外， 導(dǎo)致型腔內(nèi)壓過高； 分型面有毛刺。,制品橡膠表面入料口、溢料口、分型面 或橡膠與金屬粘接處等部位出現(xiàn)體積較大的空洞、溝槽狀物。 最主要出現(xiàn)位置在模具的分型面,Page 24,2.3 炸邊,Page 25,0030099沙漏簧炸邊,采用開孔的方法 、減小內(nèi) 壓解決。,Page 26,2.4 缺膠或硫痕,缺膠表現(xiàn)： 橡膠沒有充滿整個(gè)型腔面，部位位置沒包到膠。硫痕表現(xiàn)為膠料在型腔內(nèi)匯合處不能合攏 ； 缺膠出現(xiàn)的原因： 用膠量太少； 逃膠孔太大，內(nèi)壓不能完全建立； 注膠孔太??； 膠料硫化速度過快或流動(dòng)性不好，導(dǎo)致膠料還沒充滿整個(gè)型腔就已開始硫化 脫模劑使用過多，以致膠料在型腔內(nèi)匯合處不能合攏出現(xiàn)硫