硫化對橡膠結(jié)構(gòu)與性能的影響

【橡膠技術(shù)網(wǎng) - 加工工藝】

 硫化對結(jié)構(gòu)與性能的影響：

  在橡膠制品生產(chǎn)過程中，硫化是最后一道加工工序。在這道工序中，橡膠經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，由線型結(jié)構(gòu)變成體型結(jié)構(gòu)，失去了混煉膠的可塑性具有了交聯(lián)橡膠的高彈性，進(jìn)而獲得優(yōu)良的物理 機(jī)械性能、耐熱性、耐溶劑性及耐腐蝕性能提高橡膠制品的使用價(jià)值和應(yīng)用范圍。

硫化前：線性結(jié)構(gòu)，分子間以范德華力相互作用；
性能：可塑性大，伸長率高，具有可溶性；
硫化時(shí)：分子被引發(fā)，發(fā)生化學(xué)交連反應(yīng)；
硫化后：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分子間以已化學(xué)鍵結(jié)合；
結(jié)構(gòu)：（1）化學(xué)鍵；（2）交聯(lián)鍵的位置；（3）交聯(lián)程度；（4）交聯(lián)  ；                
性能: （1）力學(xué)性能(定伸強(qiáng)度.硬度.拉伸強(qiáng)度. 伸長率.彈性)  （2）物理性能  （3）化學(xué)穩(wěn)定性硫化后；
 

橡膠的性能變化：

以天然橡膠為例，隨硫化程度的提高；
（1）力學(xué)性能的變化（彈性. 扯斷強(qiáng)度. 定伸強(qiáng)度. 撕裂強(qiáng)度. 硬度）提高（伸長率. 壓縮永久變形. 疲勞生熱）降低
（2）物理性能的變化透氣率、透水率降低 不能溶解，只能溶脹 耐熱性提高
（3）化學(xué)穩(wěn)定性的變化
 

化學(xué)穩(wěn)定性提高，原因

a. 交聯(lián)反應(yīng)使化學(xué)活性很高的基團(tuán)或原子不復(fù)存在，使老化反應(yīng)難以進(jìn)行
   b . 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)阻礙了低分子的擴(kuò)散，導(dǎo)致橡膠自由基難以擴(kuò)散

橡膠硫化條件的選取及確定

一、硫化壓力

（1）橡膠制品硫化時(shí)都需要施加壓力，其目的是：
a.防止膠料產(chǎn)生氣泡，提高膠料的致密性；
b.使膠料流動(dòng)，充滿模具，以制得花紋清晰的制品
c.提高制品中各層（膠層與布層或金屬層、布層與布層）之間的粘著力，改善硫化膠的物理性能（如耐屈撓性能）。
（2）一般來說，硫化壓力的選取應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品類型、配方、可塑性等因素決定。
（3）原則上應(yīng)遵循以下規(guī)律：可塑性大，壓力宜小些；產(chǎn)品厚、層數(shù)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜壓力宜大些；薄制品壓宜小些，甚至可用常壓

硫化加壓的方式有以下幾種：
(1) 液壓泵通過平板硫化機(jī)把壓力傳遞給模具，再由模具傳遞給膠料
(2) 由硫化介質(zhì)（如蒸汽）直接加壓
(3) 由壓縮空氣加壓
(4) 由注射機(jī)注射
 

二、硫化溫度和硫化時(shí)間

硫化溫度是硫化反應(yīng)的最基本條件。硫化溫度的高低，可直接影響硫化速度、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益硫化溫度高，硫化速度快，生產(chǎn)效率高；反之生產(chǎn)效率低
提高硫化溫度會(huì)導(dǎo)致以下問題；

(1) 引起橡膠分子鏈裂解和硫化返原，導(dǎo)致膠料力學(xué)性能下降
(2) 使橡膠制品中的紡織物強(qiáng)度降低
(3) 導(dǎo)致膠料焦燒時(shí)間縮短，減少了充模時(shí)間，造成制品局部缺膠
(4) 由于厚制品會(huì)增加制品的內(nèi)外溫差，導(dǎo)致硫化不均
硫化溫度的選取應(yīng)綜合考慮橡膠的種類、硫化體系及制品結(jié)構(gòu)等因素
 

各種橡膠的最宜硫化溫度一般是：
NR<143℃；SBR<180℃；IR、BR、CR<151℃；IIR<170℃；NBR<180℃