橡膠的硫化

“硫化”一詞有其歷史性,因最初的天然橡膠制品用硫磺作交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)而得名，隨著橡膠工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在可以用多種非硫磺交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)。因此硫化的更科學(xué)的意義應(yīng)是“交聯(lián)”或“架橋”，即線性高分子通過交聯(lián)作用而形成的網(wǎng)狀高分子的工藝過程，從物性上即是塑性橡膠轉(zhuǎn)化為彈性橡膠或硬質(zhì)橡膠的過程。

橡膠硫化過程的實(shí)質(zhì)是：橡膠分子鏈在化學(xué)的或物理的因素作用下產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)作用，變成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。因此，現(xiàn)在硫化一詞是指包括硫黃在內(nèi)的許多化學(xué)藥品與橡膠產(chǎn)生交聯(lián)作用的過程。
 

1、硫化反應(yīng)過程分為哪幾個(gè)階段？
 

大體可分三個(gè)階段：第一階段為誘導(dǎo)階段，在這階段中，首先是硫化劑分子和促進(jìn)劑之前反應(yīng)成一種活性更大的中間化合物，然后進(jìn)一步引發(fā)橡膠分子鏈，產(chǎn)生可交聯(lián)的游離基。第二階段為交聯(lián)反應(yīng)階段，即可交聯(lián)的游離基與橡膠分子鏈之前產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，生成交聯(lián)鍵。第三階段為網(wǎng)構(gòu)成熟階段，在這階段中的前半階段中交聯(lián)反應(yīng)已趨于完成，已形成的交聯(lián)鍵開始發(fā)生重排和裂解等反應(yīng)，出現(xiàn)交聯(lián)與裂解的兩種過程，在這階段的后半段，交聯(lián)反應(yīng)已基本停止，隨之而發(fā)生的主要是交聯(lián)鍵重排和熱裂解等的反應(yīng)，最后即得到硫化膠。
 

2、橡膠的硫化歷程分為哪個(gè)階段？各階段具有何意義？
 

橡膠的性能隨硫化時(shí)間的增加而變化，橡膠的硫化歷程可分為四個(gè)階段：焦燒階段、熱硫化階段、平坦硫化階段，過硫階段。
 

3、橡膠硫化時(shí)，為什么要加壓？加壓硫化有哪些目的？
 

當(dāng)膠料硫化時(shí)，由于膠料中含有水分蒸發(fā)以及所含的空氣溢出，致使產(chǎn)生一種內(nèi)壓力，這種內(nèi)壓力會(huì)使膠料膨脹而產(chǎn)生氣孔。為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，硫化時(shí)就必須施加大于膠料內(nèi)壓力的硫化壓力。膠料在硫化時(shí)要求充分流散和充滿模型。要求硫化壓力要足夠高。隨著硫化壓力增大，橡膠滲入布層的深度增加，從而提高橡膠與布層的密著力和制品的耐屈撓性、施加硫化壓力還能提高制品的強(qiáng)度，耐磨耗等性能，使用壽命也得以延長。

目的概括如下：
 

1）防止制品在硫化過程中產(chǎn)生氣泡，提高硫化膠的致密性，

2）使膠料流散和充滿模槽，

3）提高橡膠布層的密著度；

4）有助于提高硫化膠的物理機(jī)械性能。

4、硫化壓力的大小對制品性能有何影響
 

通常對硫化壓力的選取應(yīng)根據(jù)膠料的配方，可塑性大小，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等決定，從工藝上考慮，一般原則是：可塑性大，壓力宜小；產(chǎn)品厚，層數(shù)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壓力宜大；薄制品壓力宜小甚至可用常壓。
 

5、硫化中的硫化溫度是否越高越好？
 

硫化溫度是橡膠硫化反應(yīng)的基本條件，它直接影響硫化速度和產(chǎn)品質(zhì)量，是橡膠硫化工藝中最主要的控制條件之一。
 

硫化溫度的高低應(yīng)根據(jù)膠料配方而定，其中最重要的是取決于橡膠種類和硫化體系，近年來隨著室溫硫化膠料的增加和高溫硫化的出現(xiàn)，硫化溫度趨向兩個(gè)極端，特別是高溫硫化引人注目，提高硫化溫度，可以縮短硫化時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，但提高硫化溫度要綜合權(quán)衡下列因素；
 

實(shí)踐表明：各種膠料最宜硫化溫度認(rèn)為是：天然橡膠＜143℃,不超過160℃;丁苯橡膠＜180℃,異戊橡膠、順丁橡膠＜151℃；氯丁膠＜151℃，丁基橡膠＜170℃，丁晴橡膠＜180℃。
 

6、硫化溫度和硫化時(shí)間有什么關(guān)系？

硫化溫度和硫化時(shí)間是互相依賴的，

硫化溫度高，硫化速度快，硫化時(shí)間則短；

硫化溫度低，硫化速度慢，硫化時(shí)間則長。

橡膠的硫化方法種類

橡膠制品多種多樣，硫化方法也很多，可按使用設(shè)備的種類、加熱介質(zhì)的種類、硫化工藝方法等來分類。
 

（一）室溫硫化法

硫化在常溫常壓下進(jìn)行。
 

應(yīng)用：

1、膠粘劑；2、室溫硫化膠漿
 

（二）冷硫化法

多用于薄膜制品的浸漬硫化。

此法硫化的產(chǎn)品老化性能差，目前很少使用。
 

（三）熱硫化法
 

1．直接硫化法

（1）熱水硫化法

（2）直接蒸汽硫化罐硫化法

（3）熱空氣硫化
 

2．間接硫化法
 

3．加壓硫化法

（1）壓力機(jī)硫化法

（2）罐式硫化機(jī)硫化法

（3）個(gè)體硫化機(jī)硫化法
 

（四）連續(xù)硫化法
 

1．鼓式硫化機(jī)硫化法
 

2．熱空氣連續(xù)硫化
 

是一種常壓硫化方法，主要用于硫化雨布和膠乳制品。

特點(diǎn)：產(chǎn)品連續(xù)通過硫化室進(jìn)行加熱硫化。
硫化室分為三段，第一段為預(yù)熱、升溫，第二段為恒溫硫化，第三段為降溫冷卻。

硫化室可用間接蒸汽加熱或電熱。
 

3．管道硫化法
 

4．液體介質(zhì)連續(xù)硫化法
 

5．紅外線硫化法

紅外線硫化是用紅外線輻射硫化箱進(jìn)行加熱，使制品在紅外線發(fā)熱源之間通過二受到輻射加熱。

紅外線硫化適用于膠乳制品、雨布、密封條等薄壁制品。
 

6．沸騰床硫化法
 

沸騰床的構(gòu)造原理與液體硫化槽類似，床內(nèi)貯存的是由固體、氣體構(gòu)成的懸浮系統(tǒng)。
 

沸騰床硫化的優(yōu)點(diǎn)：熱傳遞能力高；受熱均勻；比液體介質(zhì)的溫度極限和化學(xué)惰性高；操作安全；不沾污成品和簡化清潔工序等。
 

沸騰床除用于硫化橡膠制品外，還可用于金屬、織物、坯料、模型的預(yù)熱及原料的干燥等。沸騰床硫化被廣泛應(yīng)用于無芯制品的連續(xù)硫化，如海綿條、門窗條、膠繩、膠條及異型壓出制品、電線、電纜、純膠管、薄膜制品等。
 

7．微波預(yù)熱熱空氣硫化法
 

微波預(yù)熱熱空氣硫化法是壓出制品先采用微波預(yù)熱，接著讓其進(jìn)入熱空氣管道中進(jìn)行硫化。
 

微波通常指頻率在300~30000MHz之間的電磁波，只需要30~40s就可以使膠料的溫度從90℃上升至190℃。
 

特點(diǎn)：微波預(yù)熱熱空氣硫化法可以用于厚制品的硫化。高頻微波硫化法也可以用于厚制品的硫化。具有頻率高，占地少、制品清潔等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種尺寸和斷面構(gòu)型復(fù)雜的制品。可以用于膠帶、膠管及電線等的連續(xù)硫化。
 

8．電子束輻照連續(xù)硫化
 

是通過電子束裝置發(fā)射的高速電子束輻照橡膠半成品，使膠料離子化、活化，并產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)。
 

優(yōu)點(diǎn)：可在常溫下快速連續(xù)地進(jìn)行硫化；交聯(lián)程度可通過調(diào)整電子束的能量來實(shí)現(xiàn)，且操作簡便。
 

電子束輻照硫化可用于多種制品，如輪胎、膠管、電線和防水卷材等。還可采用電子束輻照對膠料進(jìn)行輕度預(yù)硫化，從而保證其成型挺性。