《橡胶的硫化及成型加工.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《橡胶的硫化及成型加工.docx（5页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、橡胶的硫化及成型加工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 单纯的天然橡胶或合成橡胶，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
2、胶，硫化后成为硫化橡胶或熟橡胶。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 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 小 大 溶胀程度 大 小 热可塑性 大 小 密度 小 大 回弹性 小 大 透气性 大 小 硬度 小 大 热稳定性 小 大 伸长率 大 小 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
3、状的半成品，在特定的温度和压力下反应一段时间，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
4、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
5、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，强度下降。整个橡胶历程图按各过程的实质分为焦烧阶段、热硫化阶段、平坦阶段、过硫化阶段
6、四个阶段。 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，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
7、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
8、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
