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橡膠硫化工藝的介紹

作者:江門市樱桃丝瓜草莓香蕉向日葵蕾丝密封科技有限公司 瀏覽: 發表時間:2022-06-23 10:27:52

什麽是橡膠硫化


“硫化過程(Curing)”一詞在整個橡膠工業中普遍使用,在橡膠化學中占有重要地位。橡膠的硫化就是通過橡膠分子間的化學交聯作用將基本上呈塑性的生膠轉化成彈性的和尺寸穩定的產品,硫化後的橡膠的物性穩定,使用溫度範圍擴大。橡膠分子鏈間的硫化(交聯)反應能力取決於其結構。不飽和的二烯類橡膠(如天然橡膠、丁苯橡膠和丁腈橡膠等)分子鏈中含有不飽和雙鍵,可與硫黃、酚醛樹脂、有機過氧化物等通過取代或加成反應形成分子間的交聯。飽和橡膠一般用具有一定能量的自由基(如有機過氧化物)和高能輻射等進行交聯。含有特別官能團的橡膠(如氯磺化聚乙烯等),則通過各種官能團與既定物質的特定反應形成交聯,如橡膠中的亞磺酰胺基通過與金屬氧化物、胺類反應而進行交聯。



橡膠硫化原理


橡膠受熱變軟,遇冷變硬、發脆,不易成型,容易磨損,易溶於汽油等有機溶劑,分子內具有雙鍵,易起加成反應,容易老化。

為改善橡膠製品的性能,生產上要對生橡膠進行一係列加工過程,在一定條件下,使膠料中的生膠與硫化劑發生化學反應,使其由線型結構的大分子交聯成為立體網狀結構的大分子,使從而使膠料具備高強度、高彈性、高耐磨、抗腐蝕等等優良性能。這個過程稱為橡膠硫化。

一般將硫化過程分為四個階段,誘導-預硫-正硫化-過硫。為實現這一反應,必須外加能量使之達到一定的硫化溫度,然後讓橡膠保溫在該硫化溫度範圍內完成全部硫化反應。




橡膠硫化的溫度


橡膠件硫化的三大工藝參數是:溫度、時間和壓力。其中硫化溫度是對製品性能影響最大的參數,硫化溫度對橡膠製品的影響的研究也比比皆是。但對硫化壓力比較少進行試驗。  硫化壓力是指,橡膠混煉膠在硫化過程中,其單位麵積上所承受的壓力。一般情況下,除了一些夾布件和海綿橡膠外,其他橡膠製品在硫化時均需施加一定的壓力。  橡膠硫化壓力,是保證橡膠零件幾何尺寸、結構密度、物理機械的重要因素,同時也能保證零件表麵光滑無缺陷,達到橡膠製品的密封要求。作用主要有以下幾點:  防止混煉膠在硫化成型過程中產生氣泡,提高製品的致密性;  提供膠料的充模流動的動力,使膠料在規定時間內能夠充滿整個模腔;  提高橡膠與夾件(簾布等)附著力及橡膠製品的耐曲繞性能。




怎樣選擇硫化溫度 


橡膠的種類 隨著室溫硫化膠料的增加和高溫硫化的出現,硫化溫度趨向兩個極端。從提高硫化效率來說,應當認為硫化溫度越高越好,但實際上不能無限提高硫化溫度。橡膠為高分子聚合物,高溫會使橡膠分子鏈產生裂解反應,導致交聯鍵斷裂,即出現“硫化返原”現象,從而使硫化膠的物理機械性能下降。如高溫硫化天然橡膠時,溶於橡膠中的氧隨著溫度提高而活性加大,引起強烈的氧化作用,破壞了橡膠的組織,降低了硫化膠的物理機械性能。  綜合考慮各橡膠的耐熱性和“硫化返原”現象,各種橡膠建議的硫化溫度如下:


(1)NR 最好在140-150℃,最高不超過160℃;

(2)順丁橡膠、異戊橡膠和氯丁橡膠最好在150-160℃,最高不超過170℃  

(3)丁苯橡膠、丁腈橡膠可采用150℃以上,但最高不超過190℃;  

(4)丁基橡膠、三元乙丙橡膠一般選用160-180℃,最高不超過200℃; 

(5)矽橡膠、氟橡膠一般采用二段加硫,一段溫度可選170-180℃,二段硫化則選用200-230℃,按工藝要求可在4-24h 範圍內選擇。




橡膠配方中硫化體係的類型 


按照最終製品不同性能的要求,橡膠配方選用不同的硫化體係。硫化體係不同,則硫化特性不同,有的需要高活化溫度,有的需要低活化溫度。因此要根據實際的硫化體係來選擇相應的硫化溫度。通常,普通硫磺硫化體係,其硫化溫度選取範圍為130-160℃,具體需要根據所使用的促進劑的活性溫度和製品的物理機械性能來確定。  促進劑的活性溫度較低或製品要求高強度、較低的定伸應力和硬度時,硫化溫度可選擇較低一些,這樣生成較多的多硫交聯鍵;  促進劑的活性溫度較高或製品要求高定伸應力和硬度、較低伸長率時,硫化溫度宜采用高一些,這樣生成較多的低硫交聯鍵。  有效、半有效硫化體係,硫化溫度一般掌握在160-165℃之間,過氧化物及樹脂等非硫磺硫化體係,硫化溫度適合選擇170-180℃.尤其要指出,對於EPDM,NBR硫磺硫化的配方,如設計需要二次加硫,一次加硫與二次加硫的溫度和時間影響最終製品的壓縮永久變形和硬度等機械性能均比較大;而過氧化物硫化的配方,一次加硫的溫度尤為重要,最佳在180℃以上,若一次加硫溫度不足,二次加硫補足的效果甚低。即過氧化物硫化的配方,二次加硫對最終物性的影響很小。  橡膠屬於熱的不良導體,受熱升溫較慢。對於厚製品來說,采用高溫硫化很難使內外層膠料同時達到平坦範圍;造成製品外表部分恰好正硫化時,而內部出現欠硫化。或者內部恰好出現正硫化時,而外部已過硫化。為了保證厚製品硫化均勻,除了配方設計時需要充分考慮膠料的硫化平坦性外,在選擇硫化溫度時,也要考慮硫化溫度低一些或采用逐步升溫的操作方法。  l對於薄製品,硫化溫度可以適當高點。  對於夾織物的橡膠製品,通常硫化溫度不高於140℃.而發泡橡膠,需要按照發泡劑和發泡助劑的分解溫度選擇適宜的硫化溫度。






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