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乐通lt118-密炼机:橡胶的硫化

发布时间:2018-05-20 21:16:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

一、橡胶硫化的概念

泰州科德橡胶机械-密炼机2018年5月20日讯   生胶在绝大多数情况下是没有使用价值的,这是因为生胶缺乏良好的物理机械性能,例如生胶不仅强度低,遇溶剂则溶胀并进而溶解,而且,其弹性受温度影响很大,遇冷变硬,遇热则变软发粘。为克服这些弊病,橡胶必须经过硫化。

橡胶的硫化是通过化学反应,使线型(包括轻度支链型)分子交联成空间网状结构的分子,从而使塑性的胶料转变为具有良好高弹性的硫化胶。而在硫化过程中,能使橡胶大分子间形成交联鍵的物质称为硫化剂。早使用的硫化剂仅硫黄。在生胶与硫黄共热时,硫黄在橡胶大分子间形成硫桥,硫化也就因此而得名。可见,早期的硫化概念是狭义的。随着橡胶工业的不断发展,出现了各种新型合成橡胶。其中,有很多不能用硫黄硫化。于是,必须寻找新的硫化体系。人们在生产实践中发现,除了硫黄以外,还有许多化学物质,诸如有机多硫化物、过氧化物、金属氧化物、醌类、胺类及树脂等也能使橡胶发生“硫化”。因此,橡胶硫化的现代概念则包含了更广泛的含义。由于引起这一过程的物质已不仅仅局限于硫黄,所以硫化即泛指交联。用硫黄交联的橡胶分子网状结构如图3-1所示。



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二、硫化过程中的结构及性能变化

硫化过程中橡胶结构变化和性能变化的规律现已明了。未硫化橡胶线型大分子呈卷曲状,大分子链段处于自由运动状态。大分子间以分子间力相互作用。当受外力作用时,大分子链段很容易发生位移,表现出较大的伸长变形和永久变形,即存在较大的塑流动。硫化后,大分子结构中各部位已程度不同地形成了网状结构,使大分子链的相对运动受到一定的限制。在外力作用下,不易发生较大的位移,即变形减小,而产生较高的应力和定伸强度。

由于述结构的变化,使橡胶的特性有如表3-1所示的递变趋向。当然,橡胶用一定量硫化剂硫化时,硫化胶的性能并不是单一变化的,而往往是按有极大或极小值的动力学曲线变化的。并且不同的橡胶品种变化规律也各不相同。如天然橡胶和丁苯橡胶在硫黄和必须量的促进剂存在下,硫化时的物理机械性能变化曲线如图3-2所示。

      表 3-1  橡胶硫化时物性逆变趋向

项   目

生胶→硫化胶

项   目

生胶→硫化胶

拉伸强度

小→大

硬度

小→大

流动性

大→小

压缩永久变形

大→小

热可塑性

大→小

回弹性

小→大

粘着性

大→小

溶胀性

大→小

老化性

大→小

气密性

小→大

定伸强度

小→大

耐化学性

小→大

伸长率

大→小



 

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由曲线可以看到,各种性能是以不同速度变化的,各类曲线的大值和小值也不总是重合的。但硫化的某段时间内,硫化胶的大多数适使用性能值保持不变。

硫化胶的主要物理机械达到适值的短硫化时间也即正硫化点。性能保持或接近适值的那段硫化时间即为硫化平坦期。

硫化过程极为复杂。除了生成交联鍵的主要过程外,由于聚合物与硫化剂作用还有许多副反应发生。例如聚合物链的环化、聚合物链和硫化网络的热裂解和氧化裂解等。随着硫化剂的消耗和结构化过程,副反应的作用增加,所以延长硫化时间会使硫化胶性能变坏,即发生过硫化或返原。从技术观点上说,不希翼在正硫化后硫化胶性能变坏。

正硫化时,硫化胶具有大或较好的拉伸强度、定伸强度、耐磨性、耐老化性能。但撕裂强度则以未达到正硫化的试样较高。而回弹性、耐寒性、耐臭氧、耐溶剂、永久变形和动态滞后等性能则以稍过硫较好。

三、对合理硫化体系的要求。

在配方设计时,硫化体系设计的根本原则是控制硫化历程,为此,在制定配方时,须经多次试验,得出合理的硫化体系。合理的硫化体系应具备四个条件。

1、应有足够的焦烧时间,以与加工过程相适应。要充分保证胶料在加工过程中不发生焦烧。对于模型制品还要保证胶料在硫化模型内达到一定的软化程度和流动性,以充满模型,所以焦烧时间不应太短。但焦时间也不应过长。否则,会拖长硫化时间。对于非模型制品,因需要较快的定型速度,焦烧时间更不能过长。

2、应有较快的硫化速度(在制品厚度、导热系数、热源允许的条件下),以提高生产效率。

3、应有较长的硫化平坦期,以保证硫化操作中安全,减少过硫危险以及制品各部位胶料硫化均匀一致,从而适应厚制品、多部件制品的均匀硫化的需要。

4、在满足上述要求的同时,应有较高的性能,即增高硫化曲线的峰值,以提高制品的质量。


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