橡胶硫化工艺理论依据（橡胶制品硫化时间影响因素）

橡胶硫化工艺理论依据（橡胶制品硫化时间影响因素）虽然橡胶具有许多优秀功能，但生胶自身仍存在着许多缺陷，单纯运用生胶不能制得满意各种运用请求的橡胶制品。各种橡胶有必要参加适当的有关配合剂，才干制成有实用价值的橡胶制品。这除了是技术上的需求外，还因参加配合剂后可改进橡胶的功能，使之满意相应的运用请求，下降橡胶制品的本钱。 硫化过程中，因为交联效果，使橡胶大分子构造中的活性官能团或双键逐步减小，然后增加了化学稳定性。另一方面，因为生成网状构造，使橡胶大分子链段的运动削弱，低分子物质的扩散效果遭到严峻阻碍，成果进步了橡胶对化学物质效果的稳定性。 2、热稳定性 硫化进步了橡胶的热稳定性，即橡胶的物理机械功能随温度改变的程度减小，例如未硫化天然橡胶低于10℃时，长时刻储存会发作结晶硬化；温度超越70℃，塑性显着地增大；超越100℃，则处于粘流状况；200℃便开始发作分化。但硫化后，扩展了高弹性的温度规模，脆性温度可下降到-20~-40℃以下，且不呈

橡胶硫化过程中的功能改变

（一）物理功能改变

硫化过程中，橡胶的物理机械功能改变很显着，所以在出产技术中，常常以物性的改变来测量硫化程度。橡胶的物性通常是指强度(抗张强度、定伸强度以及撕裂强度等)、扯断时的伸长率、硬度、弹性、持久变形、溶胀程度等。不一样构造的橡胶，在硫化过程中物理机械功能的改变虽然有不一样的趋向，但大多数功能的改变根本共同。天然橡胶在硫化过程中，可塑性显着下降，强度和硬度显着增大，而伸长率、溶胀程度则相应减小。这些景象都是线形大分子转变为网状构造的特征。关于带有侧乙烯基构造的橡胶，如丁苯橡胶，丁腈橡胶等，在硫化过程中也有相似的改变，只不过是在较长的时刻内，各种功能的改变较为平整，曲线呈现的极大或极小值不甚显着。

1、可溶性硫化过程会使橡胶溶于溶剂的能力逐步下降，而只能溶胀；硫化到必定时刻后，溶胀性呈现最小值，继续硫化又有使溶胀性逐步增大的趋向。

2、热稳定性 硫化进步了橡胶的热稳定性，即橡胶的物理机械功能随温度改变的程度减小，例如未硫化天然橡胶低于10℃时，长时刻储存会发作结晶硬化；温度超越70℃，塑性显着地增大；超越100℃，则处于粘流状况；200℃便开始发作分化。但硫化后，扩展了高弹性的温度规模，脆性温度可下降到-20~-40℃以下，且不呈现生胶的塑性活动状况。因此硫化大大地进步天然橡胶的运用温度范围。

3、密度和气透性 在必定的硫化时刻规模内，跟着交联密度的增大，橡胶密度有所进步，而气透性则随交联密度的增大而下降。这是因为大分子链段的热运动遭到必定约束引起的。

（二）化学功能改变

硫化过程中，因为交联效果，使橡胶大分子构造中的活性官能团或双键逐步减小，然后增加了化学稳定性。另一方面，因为生成网状构造，使橡胶大分子链段的运动削弱，低分子物质的扩散效果遭到严峻阻碍，成果进步了橡胶对化学物质效果的稳定性。

虽然橡胶具有许多优秀功能，但生胶自身仍存在着许多缺陷，单纯运用生胶不能制得满意各种运用请求的橡胶制品。各种橡胶有必要参加适当的有关配合剂，才干制成有实用价值的橡胶制品。这除了是技术上的需求外，还因参加配合剂后可改进橡胶的功能，使之满意相应的运用请求，下降橡胶制品的本钱。

一、橡胶制品硫化时间

在一定的温度、模压下，为了使胶料从塑性变成弹性，且达到胶联密度最大化，物理机械性能最佳化所用的时间叫橡胶制品硫化时间。通常不含操作过程的辅助时间。

二、影响硫化时间的因素

①硫化时间是和硫化温度密切相关的，在硫化过程中，硫化胶的各项物理、力学性能达到或接近最佳点时，此种硫化程度称为正硫化或最宜硫化。

②在一定温度下达到正硫化所需的硫化时间称为正硫化时间，一定的硫化温度对应有一定的正硫化时间。

③当胶料配方和硫化温度一定时，硫化时间决定硫化程度，不同大小和壁厚的橡胶制品通过控制硫化时间来控制硫化程度，通常制品的尺寸越大或越厚，所需硫化的时间越长。

三、各种橡胶的建议硫化时间

综合考虑各橡胶耐热性和“硫化返原”现象，各种橡胶建议的硫化温度如下：

①NR 最好在140-150℃，最高不超过160℃；

②顺丁橡胶、异戊橡胶和氯丁橡胶最好在150-160℃，最高不超过170℃；

③丁苯橡胶、丁腈橡胶可采用150℃以上，但最高不超过190℃；

④丁基橡胶、三元乙丙橡胶一般选用160-180℃，最高不超过200℃。

四、橡胶制品硫化时间的确定

①若制品厚度为6mm或小于6mm，并且，胶料的成形工艺条件可以认为是均匀受热状态，那么，制品的硫化时间与硫化曲线中所测得的正硫化时间相同（温度一致的情况下，即加硫温度使用硫化仪测试的温度）；

②若制品壁厚大于6mm，每增加1mm的厚度，则测试的正硫化时间增加1min，这是一个经验数据。例如，一橡胶制品，其厚度为22mm，试片测试的正硫化时间为6min（温度设定为150℃），那么，在150℃硫化时，该制品的硫化时间为6 （22-6）×1=22min。这时间不包括操作过程的辅助时间。

五、橡胶二段硫化介绍

对于特种橡胶如Silicone胶、FKM橡胶，其正硫化过程的时间较长，正常工艺均采用二段硫化。以下是一些经验数据：

①NR，一般不采用二段加硫。因其非常容易产生硫化返原现象。如需要二段硫化，建议在100℃以内，2小时左右；

②SBR，BR一般采用100-120℃，1-2小时；

③NBR，EPDM（硫磺硫化）一般采用140-150℃ 2-4小时；

④EPDM (过氧)一般采用150-160℃ 2-4小时；

⑤Silicone一般采用 200-230℃ 4-8小时；

⑥FKM一般采用 200-230℃ 8-12小时。

1.等效硫化时间的计算

1.通过范特霍夫方程计算等效硫化时间：

根据范特霍夫方程，硫化温度和硫化时间的系可用下式表示：τ1/τ2=k

式中 τ1—温度为t1的正硫化时间，min；

τ2—温度为t2的正硫化时间，min；

K—硫化温度系数；

例：已知某一胶料在140℃时的正硫化时间是20min，利用范特霍夫方程可计算出130℃和150℃时的等效硫化时间？

130℃的等效硫化时间为40min；150℃的等效硫化时间为10min。

2．硫化效应的计算

硫化效应等于硫化强度和硫化时间的乘积，即：E=I·t

式中 E—硫化效应；I—硫化强度；t—硫化时间

硫化强度是胶料在一定温度下单位时间内所达到的硫化程度 它与硫化温度系数和硫化温度有关

I=K(T-100)/10

式中 ：K—硫化温度系数(由实验测定，或一般取K=2)

T—硫化温度

在实际计算中，由于每一种胶料硫化时，在硫化曲线上都有一段平坦范围，因此在改变硫化条件时，一般只要把改变后的硫化效应控制在原来的硫化条件的最小和最大硫化效应的范围内，制品的物理机械性能就可相近。设原来的最大硫化效应为E

大，最小硫化效应为E小，改变后的硫化效应为E，则要求：E小<E<E大

例如；测得某一制品胶料的正硫化时间为130×20min，平坦硫化范围为20~120min，其最大和最小的硫化效应为：E小=2(130-100)/10·20=160 E大=2(130-100)/10·120=960

因此，要求该制品在改变硫化条件后的硫化效应E必须满足下列条件：160<E<960

硫化热效应及热平衡

1．硫化热效应

硫化过程中，生胶与硫黄之间的化学反应是一个放热反应过程。实验证明，生成热随结合硫黄的增加而增高。

在硫化开始阶段，因硫黄的熔融需要吸收热量，会出现温度降低的现象。

2．硫化热平衡

硫化可看成是热交换过程，在供热方面有来自加热介质升温时的热量及胶料的反应生成热；在耗热方面，有胶料的吸热. 设备的散热及冷凝水的吸热等。