橡胶的硫化及成型加工.pdf

橡胶的硫化及成型加工一、天然胶 合成胶 橡胶：天然橡胶合成橡胶（通用合成橡胶、特种合成橡胶） 单纯的天然橡胶或合成橡胶（称为生橡胶或生胶），做成的制品性能很差，用途 也有限，必须在橡胶中加入各种助剂，在经过加工成型和硫化过程，才能得到性 能优良，一定形状和规格是我橡胶制品 二、硫化的涵义 橡胶分子间的作用力较小，在室温下受到较大的外力拉伸时为产生很大的应变， 是分子链间发生相对位移， 产生永久变形， 即存在有塑性流动 为了防止这种形 变，常常利用“硫化过程” ，是大分子之间相互交联以阻止其流动 “硫化过程”简称“硫化” ，踏实具有高弹性的线型高聚物转变成交联网状结构 的高聚物 硫化中采用的硫磺成为硫化剂硫化前的橡胶称为生橡胶或生胶，硫 化后成为硫化橡胶或熟橡胶（俗称橡皮） 硫化前后，由于橡胶大分子结构的改 变使它的性能发生很大的变化（见表1） 表 1 生胶硫化前后性能的变化趋势 性能生胶硫化胶性能生胶硫化胶 拉伸强度 热可塑性 回弹性 硬度 伸长率小 大 小 小 大大 小 大 大 小溶胀程度 密度 透气性 热稳定性大 小 大 小小 大 小 大硫化剂 硫化剂是一类使橡胶有线型长链分子转变为网状大分子的物质。

除了采用硫磺外，天然橡胶还可以用其他有机化合物使之“硫化”交联，如有机 过氧化合物、 亚硝基化合物、 双偶氮脂及酚醛树脂等， 也可用高能辐射方法使之 交 硫化，又称为热硫化， 是橡胶制品生产中最后一个历程混炼胶经压制所得具有 一定形状的半成品，在特定的温度和压力下反应一段时间（称为硫化时间），胶 料中的生胶和配合剂等会发生一系列的化学反应你，是原处于塑性状态的橡胶转 变成一定形状的弹性橡胶制品 为了获得性能良好的制品， 必须正确配合好硫化 剂及其他配合剂的种类和用量，控制与确定最适宜的硫化温度，压力和时间 硫化历程橡胶硫化过程： 完整的硫化体系主要有硫化剂、活化剂、 促进剂组成 硫化反应可分为三个阶段诱导阶段：先是硫磺、促进剂、活化剂的相互作用，是氧化锌在胶料中溶解度增 加，活化促进剂，是促进剂与硫磺之间反应生成一种活性更大的中间产物 对应硫化曲线→焦烧阶段： 操作焦烧时间、 剩余焦烧时间 它的长短关系到生产 加工安全性，决定于胶料配方成分，主要受促进剂的影响 操作焦烧时间：橡胶加工过程中由于热积累效应所消耗掉的焦烧时间 剩余焦烧时间：胶料在模型中加热保持流动性的时间交联阶段：可交联的自由基（或离子）与橡胶分子链产生反应，生成交联键 对应硫化曲线→热硫化阶段： 时间长短决定于温度和胶料配方。

温度越高， 促进 剂用量越多，硫化速度也越快 曲线的斜率大小代表硫化反应速度，斜率越大， 硫化反应速率越快， 生产效率越 高网络形成阶段：此阶段的前期， 交联反应已趋形成， 初始阶段的交联键发生短化、 重排和裂解反应，最后网络趋于稳定，获得网络相对稳定的硫化胶 对应硫化曲线→平坦硫化阶段：网络形成的前期， 交联反应已基本完成， 继而发 生交联键的重排、 裂解等反应， 胶料强力曲线出现平坦期， 平坦硫化时间取决于 胶料配方过硫化阶段： 网络形成的后期， 存在着交联的重排， 由于此时主要是交联键及键 段的热裂解反应，因此胶料的弹力性能显著下降橡胶的多种性能都随着硫化时间变化而产生连续变化如果把橡胶硫化过程中 的某一项性能的变化与硫化时间作曲线图，可以得到硫化历程图橡胶历程图基本呈卧S 形，刚开始胶料的温度较低， 因而胶料的黏度较大， 随着 胶料不断加热温度上升，胶料的黏度下降，经过一定时间后胶料开始硫化交联， 胶料黏度（强度）不断上升，达到最大值是进入硫化动态平衡，此时强度维持基 本不变，最后橡胶开始裂解（或结构化） ，强度下降整个橡胶历程图按各过程 的实质分为焦烧阶段 （期） 、热硫化阶段（期） 、平坦阶段（期） 、过硫化阶段（期） 四个阶段（期）。

图硫化工艺条件硫化三要素：硫化的压力、温度、时间温度：橡胶的硫化反应依赖于温度，随着温度升高，硫化反应速度加快，生产效 率高，易于生成较多的低硫交联键反之，硫化温度低，硫化速度慢，生产效率 低，易于生成较多的多硫交联键显然，要获得高的生产效率，应尽可能采用较 多的硫化温度， 而硫化温度的高低决定于胶料配方中的橡胶品种和硫化体系，也 与产品的形状、大小厚薄等因素和本厂的工艺条件有关过高的温度会引起橡胶分子链的裂解和发生硫化返原现象（尤其是天然橡胶）， 是性能下降且工艺控制困难选择适当的硫化温度，对保障产品质量和提高硫化效率，有十分重要的意义压力：常压与高压常压硫化适于胶布等薄壁制品， 而模压制品需要较高的压力 这是因为在硫化过 程中，胶料中的一些挥发分 （如原材料中的水分， 半成品加工过程中混入的加工 助剂如汽油等）在高温下释放出来，一些多层制品层间夹带的空气也会跑出去，对制品会产生不良的影响所有，硫化时，硫化时必须施加高的压力，使挥发分 和空气从模型排气孔排出此外，在压力条件下，胶料对气体的溶解度增大，也 减小了微观气泡的产生硫化加压的方式： 液压泵通过平板硫化机把压力传递给模型，再由模型传递给胶 料的平板加压；由硫化介质直接加压，如蒸气加压：以压缩空气加压，即热空气 加压；由个体硫化机加压及注压机注压等。

硫化压力的作用： 1 防止制品在硫化过程中产生气泡，提高胶料的致密性2 是胶料易于流动和充满模腔3 提高胶料的致密性和提高胶料与骨架材料的密着性4 有助于硫化胶物理机械性能的提高硫化时间在一定的硫化温度和压力的作用下， 只有经过一定的硫化时间才能达到符合设计 要求的硫化程度硫化时间的一般确定方法通常，橡胶制品的硫化时间应在胶料达到正硫化的范围内，根据制品的性能要求 进行选取，并且还要根据制品的厚度和布层骨架等的进行调整期确定程序如下：1 根据半成品的正硫化时间按物理机械性能法或硫化仪法确定半成品（试片） 胶料的正硫化时间2 确定成品硫化时间根据试片的正硫化时间确定成品硫化时间缩短硫化时间、提高硫化效率的途径主要有以下两个1 提高硫化温度2 调整配方第二章 硫化介质和硫化工艺方法2.1 硫化介质：橡胶硫化多数情况下是在加热的条件下进行的，除了用电加热板 传导模具在加热胶料外， 对胶料加热还需要一种能传递热能的介质，这种介质称 称~ 具有优良的硫化介质的条件是：1、具有优良的导热性和传热性;2、具有较高的 蓄热能力3、具有比较宽的温度范围；4、对橡胶制品及硫化设备没有污染性和 腐蚀性饱和蒸汽、过热水、热空气、固体熔融液2.2 硫化工艺方法：室温硫化法、冷硫化法、热硫化法第三章 硫化设备平板硫化机卧式硫化罐注射硫化剂鼓式硫化机个体硫化机外胎定型硫化 机、立式硫化机。