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橡胶的硫化及硫化方式种类

日期: 来源:心乐家

    “硫化”一词有其历史性,因最初的天然橡胶制品用硫磺作交联剂进行交联而得名,随着橡胶工业的发展,现在可以用多种非硫磺交联剂进行交联。因此硫化的更科学的意义应是“交联”或“架桥”,即线性高分子通过交联作用而形成的网状高分子的工艺过程,从物性上即是塑性橡胶转化为弹性橡胶或硬质橡胶的过程。

    橡胶硫化过程的实质是:橡胶分子链在化学的或物理的因素作用下产生化学交联作用,变成空间网状结构。因此,现在硫化一词是指包括硫黄在内的许多化学药品与橡胶产生交联作用的过程。

    1、硫化反应过程分为哪几个阶段?

    大体可分三个阶段:第一阶段为诱导阶段,在这阶段中,首先是硫化剂分子和促进剂之前反应成一种活性更大的中间化合物,然后进一步引发橡胶分子链,产生可交联的游离基。第二阶段为交联反应阶段,即可交联的游离基与橡胶分子链之前产生连锁反应,生成交联键。第三阶段为网构成熟阶段,在这阶段中的前半阶段中交联反应已趋于完成,已形成的交联键开始发生重排和裂解等反应,出现交联与裂解的两种过程,在这阶段的后半段,交联反应已基本停止,随之而发生的主要是交联键重排和热裂解等的反应,最后即得到硫化胶。

    2、橡胶的硫化历程分为哪个阶段?各阶段具有何意义?

    橡胶的性能随硫化时间的增加而变化,橡胶的硫化历程可分为四个阶段:焦烧阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段,过硫阶段。

    3、橡胶硫化时,为什么要加压?加压硫化有哪些目的?

    当胶料硫化时,由于胶料中含有水分蒸发以及所含的空气溢出,致使产生一种内压力,这种内压力会使胶料膨胀而产生气孔。为了防止这种现象发生,硫化时就必须施加大于胶料内压力的硫化压力。胶料在硫化时要求充分流散和充满模型。要求硫化压力要足够高。随着硫化压力增大,橡胶渗入布层的深度增加,从而提高橡胶与布层的密着力和制品的耐屈挠性、施加硫化压力还能提高制品的强度,耐磨耗等性能,使用寿命也得以延长。

    目的概括如下:

    1)防止制品在硫化过程中产生气泡,提高硫化胶的致密性,

    2)使胶料流散和充满模槽,

    3)提高橡胶布层的密着度;

    4)有助于提高硫化胶的物理机械性能。

    4、硫化压力的大小对制品性能有何影响

    通常对硫化压力的选取应根据胶料的配方,可塑性大小,产品结构等决定,从工艺上考虑,一般原则是:可塑性大,压力宜小;产品厚,层数多,结构复杂,压力宜大;薄制品压力宜小甚至可用常压。

    5、硫化中的硫化温度是否越高越好?

    硫化温度是橡胶硫化反应的基本条件,它直接影响硫化速度和产品质量,是橡胶硫化工艺中最主要的控制条件之一。

    硫化温度的高低应根据胶料配方而定,其中最重要的是取决于橡胶种类和硫化体系,近年来随着室温硫化胶料的增加和高温硫化的出现,硫化温度趋向两个极端,特别是高温硫化引人注目,提高硫化温度,可以缩短硫化时间,提高生产效率,但提高硫化温度要综合权衡下列因素;

    实践表明:各种胶料最宜硫化温度认为是:天然橡胶<143℃,不超过160℃;丁苯橡胶<180℃,异戊橡胶、顺丁橡胶<151℃;氯丁胶<151℃,丁基橡胶<170℃,丁晴橡胶<180℃。

    6、硫化温度和硫化时间有什么关系?

    硫化温度和硫化时间是互相依赖的,

    硫化温度高,硫化速度快,硫化时间则短;

    硫化温度低,硫化速度慢,硫化时间则长。

    橡胶的硫化方法种类

    橡胶制品多种多样,硫化方法也很多,可按使用设备的种类、加热介质的种类、硫化工艺方法等来分类。

    (一)室温硫化法

    在常温常压下进行。

    应用:

    1、胶粘剂;2、室温硫化胶浆

    (二)冷硫化法

    多用于薄膜制品的浸渍硫化。

    此法硫化的产品老化性能差,目前很少使用。

    (三)热硫化法

    1.直接硫化法

    (1)热水硫化法

    (2)直接蒸汽硫化罐硫化法

    (3)热空气硫化

    2.间接硫化法

    3.加压硫化法

    (1)压力机硫化法

    (2)罐式硫化机硫化法

    (3)个体硫化机硫化法

    (四)连续硫化法

    1.鼓式硫化机硫化法

    2.热空气连续硫化

    是一种常压硫化方法,主要用于硫化雨布和胶乳制品。

    特点:产品连续通过硫化室进行加热硫化。

    硫化室分为三段,第一段为预热、升温,第二段为恒温硫化,第三段为降温冷却。

    硫化室可用间接蒸汽加热或电热。

    3.管道硫化法

    4.液体介质连续硫化法

    5.红外线硫化法

    红外线硫化是用红外线辐射硫化箱进行加热,使制品在红外线发热源之间通过二受到辐射加热。

    红外线硫化适用于胶乳制品、雨布、密封条等薄壁制品。

    6.沸腾床硫化法

    沸腾床的构造原理与液体硫化槽类似,床内贮存的是由固体、气体构成的悬浮系统。

    沸腾床硫化的优点:热传递能力高;受热均匀;比液体介质的温度极限和化学惰性高;操作安全;不沾污成品和简化清洁工序等。

    沸腾床除用于硫化橡胶制品外,还可用于金属、织物、坯料、模型的预热及原料的干燥等。沸腾床硫化被广泛应用于无芯制品的连续硫化,如海绵条、门窗条、胶绳、胶条及异型压出制品、电线、电缆、纯胶管、薄膜制品等。

    7.微波预热热空气硫化法

    微波预热热空气硫化法是压出制品先采用微波预热,接着让其进入热空气管道中进行硫化。

    微波通常指频率在300~30000MHz之间的电磁波,只需要30~40s就可以使胶料的温度从90℃上升至190℃。

    特点:微波预热热空气硫化法可以用于厚制品的硫化。高频微波硫化法也可以用于厚制品的硫化。具有频率高,占地少、制品清洁等优点,适用于各种尺寸和断面构型复杂的制品。可以用于胶带、胶管及电线等的连续硫化。

    8.电子束辐照连续硫化

    是通过电子束装置发射的高速电子束辐照橡胶半成品,使胶料离子化、活化,并产生交联反应。

    优点:可在常温下快速连续地进行硫化;交联程度可通过调整电子束的能量来实现,且操作简便。

    电子束辐照硫化可用于多种制品,如轮胎、胶管、电线和防水卷材等。还可采用电子束辐照对胶料进行轻度预硫化,从而保证其成型挺性。

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