橡胶硫化的基本知识.docx
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1、硫化对构造与性能的影响在橡胶制品生产过程中,硫化是最后一道加工工序。在这道工序中,橡胶经过一系列复杂的化学 反 响,由线型构造变成体型构造,失去了混炼胶的可塑性具有了交联橡胶的高弹性,进而获得优 良的物 理机械性能、耐热性、耐溶剂性及耐腐蚀性能提高橡胶制品的使用价值和应用范围 硫化前:线性构造,分子间以范德华力相互作用.性能:可塑性大,伸长率高,具有可溶性硫化时:分子被引发,发生化学交连反响硫化后:网状构造,分子间以已化学键结合构造:(1)化学键。(2)交联键的位置;(3)交联程度(4)交联性能:1)力学性能定伸强度.硬度.拉伸强度.伸长率.弹性)2)物理性能3)化学稳定性硫化后橡胶的性能变化
2、:以天然橡胶为例,随硫化程度的提高力学性能的变化(弹性.扯断强度.定伸强度.撕裂强度.硬度)提高(伸长率.压缩永久变形.疲劳生热)降低2)物理性能的变化透气率、透水率降低不能溶解,只能溶胀耐热性提高1) 化学稳定性的变化化学稳定性提高原因a.交联反响使化学活性很高的基团或原子不复存在,使老化反响难以进展 b .网状构造阻碍了低分子的扩散,导致橡胶自由基难以扩散7. 2硫化历程在硫化过程中,各种性能均会随硫化的进程而发生变化,这种变化曲线能够反映胶料的硫化历程,故称 为硫化历程图。以下图为用硫化仪测出的硫化历程曲线。该曲线反映胶料在一定硫化温度下, 转子的转 矩随硫化时间的变化。A焦烧阶段;B.
3、热硫化阶段;C.平坦硫化阶段;D.过硫化阶段AL操作焦烧时间;A2.剩余焦烧时间1 .焦烧阶段(焦烧期一硫化起步阶段,硫化诱导期)1)图中的ab段称为胶料的焦烧阶段,此时交联尚未开场,胶料在模腔内具有良好的流动性,也称为硫化诱导阶段。胶料焦烧时间的长短决定胶料的焦烧性能和操作平安性。胶料焦烧时间受 胶料 中硫化促进剂和胶料本身的热历史的影响较大2)焦烧时间既包括橡胶在加工过程中由于热积累消耗掉的焦烧时间A1 ,称为操作焦烧时间;也 包括胶料在模腔中保持流动性的时间A2 ,称为剩余焦烧时间硫化起步硫化时,胶料开场变硬而后不能进展热塑性流动的那一点时间(焦烧)。焦烧期的长短:决定了胶料的焦烧性及操
4、作平安性。取决于方,特别是促进剂。可用迟效性促进 齐(J:CZ焦烧时间的起点:实际上是从混炼时参加硫磺的那一时刻开场焦烧阶段的终点胶料开场发硬并丧失流动性操作焦烧时间一混炼,停放,成型剩余焦烧时间进入模具后加热开场到开场硫化这段时间Z.假设:操作焦烧时间焦烧时间,就发生焦烧防止焦烧:A具有较长的焦烧时间:配方B混炼、停放要低温,成型时要迅速,即减少操作焦烧时间.热硫化阶段(欠硫期一预硫阶段)1)热硫化阶段即图中的be段,在该阶段橡胶的交联以一定的速度开场进展。诱导期后,开场交 联,至正硫化。2)热硫化的速度和时间取决与胶料的配方和硫化的温度。3)在此阶段,交联度低,即使在此阶段的后期,性能(主
5、要是拉伸强度、弹性等)尚未到达预期的 要求4)但其抗撕性、耐磨性,则优于正硫化胶料,假设要求这些性能时制品可以轻微欠硫。2 .硫化平坦阶段(正硫期一正硫化阶段)硫化平坦阶段即图中的cd段,此时交联反响已趋于完成,反响速度已较为缓和。硫化胶的综合 物理机械性能已到达或接近最正确值。正硫化:在平坦硫化阶段,橡胶制品的综合物理机械性能到达最正确值,这种硫化状态称为正硫化, 也称最宜硫化。正硫化前期成为欠硫;正硫化后期则成为过硫,欠硫或过硫,橡胶的物理机 械性能均 较差。正硫化时间:正硫化时间是指到达正硫化状态所需的最短时间,也称为正硫化点。工艺正硫化时间:在实际操作中,往往是从制品的理主要性能指标进
6、展选择,从而确定正硫化时间,与理论上的综合物理性能有所区别,具有工艺上的概念。因此,将通过这种确定的正硫化 时 间称为工艺正硫化时间。一般橡胶制品的工艺正硫化时间应取其胶料的应力、应变最高值稍 前一点制品到达适当的交联度的阶段,此时各项力学性能均到达或接近最正确值,其综合性能最好。正硫化是一个阶段各项性能根本上保持恒定或变化很少,也称硫化平坦期。硫化平坦期的宽窄取决于:配方、温度等。正硫化时间的选取:拉伸强度到达最高值略前的时间.主要是考虑后硫化。3 .过硫阶段(过硫期)d以后的局部为过硫化阶段。在这一阶段中,不同的橡胶表现的情况不同:天然橡胶由于氧化断链反响程度较强,其各项物理 机 械性能下
7、降;而大局部的合成橡胶,如SBR、NBR由于热交联和热氧化断链两种作用程度接近, 因此,物理机械性能变化甚小或根本保持恒定。1)正硫化后,继续硫化进入过硫化。进入过硫化后:性能下降:硫化返原(断链多于交联,NR、HR)性能恒定甚至上升:非返原(交联占优、环化)2)交联和氧化断链两种反响贯穿于橡胶硫化过程的始终。只是在硫化过程的不同阶段两种反响优 势不同。3)进入过硫的早晚,即硫化平坦期的宽窄,主要取决于两个方面:1)配方(如TMTD) ; 2)温度.3正硫化及其测定方法(一)正硫化及正硫化时间.正硫化:橡胶制品性能到达最正确值时的硫化状态。1 .正硫化时间:到达正硫化状态所需要的时间。z.2
8、.欠硫:处于正硫化前期,或者说硫化最正确状态之前的状态.过硫:处于正硫化后期,或者说硫化最正确状态之后的状态(二)正硫化时间的测定方法.物理一化学法游离硫测定法(理论正硫化时间)溶胀法(理论正硫化时间)1 .物理机械性能测定法(1)300%定伸应力法(理论正硫化时间)拉伸强度法(工艺正硫化时间)压缩永久变形法(理论正硫化时间)(4)综合取值法.专用仪器法用于测定橡胶硫化特性的测试仪器有各类硫化仪和门尼粘度计硫化仪法(1) 门尼粘度仪门尼焦烧时间t5:随硫化时间增加,胶料门尼值下降到最低点开场上升,一般由最低点上升至5 个门尼值的时间称为门尼焦时间硫化特性曲线:初始粘度、最低粘度、焦烧时间、硫化
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