橡胶硫化过程及其特点概述

点击数：330发布时间：2024-12-22 06:04:25 来源：爱体育下载 作者：爱体育游戏

　　硫化是橡胶生胶通过分子间交联，线型大分了链通过化学交联形成空间网状结构的化学变化过程。在这个过程中橡胶胶料的物理性能也发生了根本性的改变。经过硫化的橡胶，具有不变黏、弹性较高、耐热性好、拉伸强度大、有机溶剂中不溶解、不易折断等，通常我们叫熟胶或者胶皮，橡胶制品绝大部分是硫化橡胶。通常硫化都是橡胶加工过程中最后一个环节。距离产品一步之遥。

　　橡胶硫化体系主要有两种，一种是硫磺硫化体系，另一种是过氧化物硫化体系。硫黄硫化重点用在二烯烃类橡胶中，最终混炼胶得到含硫交联键。过氧化物硫化体系是新兴的一种硫化体系，使用较广泛的一种硫化体系。过氧化物硫化耐热性能好，压缩永久变形小，加工简单，不易喷霜，不会产生硫化返原现象。但硫化胶的拉伸应力、耐疲劳性会下降。除丁基橡胶和卤化丁基橡胶外，其它橡胶都可用过氧化物作为硫化体系，是因为过氧化物容易引起丁基橡胶裂解。两者的主要区别在于饱和橡胶例如乙丙橡胶、硅橡胶等结构中不含双键是不可以用硫磺作为硫化体系使用，必须使用过氧化物硫化。两种体系的机理都是化学交联，但两者反应方式存在差异。但是也有两种硫化体系都可以使用的，例如EPDM既可用硫磺硫化也可用过氧硫化，重点是要根据原胶的饱和度来选择，硫磺硫化可以提高拉伸强度，过氧可提高老化性。

　　硫化工艺目的在于橡胶分子的交联提高橡胶的物理力学性能。根据硫化历程分析，可分四个阶段，即焦烧阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段和过硫化阶段。较为理想的橡胶硫化曲线)硫化诱导期长，可以保证生产加工安全性；

　　通过胶料定伸强度的测量（或硫化仪）可以看到，整个硫化过程可分为诱导、预硫、正硫化、过硫（对天然胶是硫化返原）四个阶段。

　　(1)硫化诱导期内，交联还没开始，胶料有很好的流动性。这一阶段决定了胶料的焦烧性及加工安全性。这一阶段的终点，胶料开始交联并丧失流动性。硫化诱导期的长短除与生胶本身性质有关，还取决于所加的助剂，用迟延性促进剂可以得到较长的焦烧时间，且有较高的加工安全性。

　　(2)硫化诱导期以后便是以一定速度进行交联的预硫化阶段。预硫化期的交联程度低，即使到后期硫化胶的扯断强度，弹性也不能到达预想水平，但撕裂和动态裂口的性能却比相应的正硫化好。(3)到达正硫化阶段后，硫化胶的各项物理性能分别达到或接近最佳点，可以说达到性能的综全平衡。

　　(4)正硫化阶段（硫化平坦区）之后，即为过硫阶段，有两种情况：天然胶出现“返原”现象（定伸强度下降），大部分合成胶（除丁基胶外）定伸强度继续增加。对任何橡胶来说，硫化时不只是产生交联，还由于热及其它因素的作用产生产联链和分子链的断裂。这一现象贯穿整个硫化过程。在过硫阶段，如果交联仍占优势，橡胶就发硬，定伸强度继续上升，反之，橡胶发软，即出现返原。

　　硫化过程中，物理机械性能变化十分显著，所以在生产工艺中，常以物理性能变化来衡量硫化程度。所谓橡胶的物理性能，主要是指强度（例如抗张强度、定伸强度、撕裂强度等）、扯断伸长率、硬度、弹性、永久变形、溶胀程度等。橡胶不同结构不同，但是在硫化过程中物理机械性能的变化趋向不一致，但是大部分性能的变化基本一致。天然胶在硫化过程中，明显下降的是可塑性，硬度和强度显著增大，伸长率、溶胀程度相应减小。这些现象都是线形大分子转变为网状结构的特征。对于带有侧乙烯基结构的橡胶，（例如丁苯橡胶，丁腈橡胶等），在硫化过程中变化也有类似的现象，只不过是在长时间内性能的变化较为平坦，出现的曲线极大或极小值不容易观察而已。

　　①可溶性硫化过程会使橡胶溶于溶剂的能力逐渐降低，而只能溶胀；硫化到一定时间后，溶胀性出现最小值，继续硫化又有使溶胀性逐渐增大的趋向。

　　②热稳定性。硫化提高了橡胶的热稳定性，即橡胶的物理机械性能随温度变化的程度减小，例如未硫化天然橡胶低于10℃时，长期贮存会产生结晶硬化；温度超过70℃，塑性显著地增大；超过100℃，则处于粘流状态；200℃便开始发生分解。但硫化后，扩大了高弹性的温度范围，脆性温度可降低到-20～-40℃以下，且不出现生胶的塑性流动状态。因此硫化大大地提高天然橡胶的使用温度范围。③密度和气透性。在一定的硫化时间范围内，随着交联密度的增大，橡胶密度有所提高，而气透性则随交联密度的增大而下降。这是由于大分子链段的热运动受到一定限制引起的。

　　化学性能变化硫化过程中，由于交联作用，使橡胶大分子结构中的活性官能团或双键逐渐减小，从而使得化学稳定性提高，主要的原因是；①交联反应使化学活性很高的基团或原子不复存在，使老化反应难以进行；

　　②网状结构阻碍了低分子的扩散，导致橡胶自由基难以扩散。导致的结果是提高了橡胶对化学物质作用的稳定性。

　　硫化剂是指在一定条件下使相邻橡胶大分子链以化学键的形式连接起来的物质。硫化剂主要分为硫磺、硫给予体、有机过氧化物、金属氧化物、有机醌、树脂类硫化剂、胺类硫化剂等七类。

　　综上所述，橡胶的硫化目的就是通过外力剪切、高温促使橡胶内的链状分子交联成网状分子，加强其拉力、硬度、老化、弹性等性能，使其变得更具有使用价值。硫化体系是橡胶加工中非常重要的体系之一，硫化体系的选择，直接影响了产品能否满足设计要求。硫化的重要性也就不言而喻，优秀的橡胶技术人员，一定会重点关注与硫化过程有关的各个环节，从而不断的调整配方和加工工艺来提高产品最终的使用性能。

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