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复习提问 1、何谓正硫化和正硫化时间? 2、正硫化时间的测定方法有哪几种?有什么不同? 提示: 第二节 硫化工艺条件 硫化工艺条件的合理确定和严格控制,是决定橡胶制品质量的关键一环。 硫化工艺条件是指决定橡胶硫化质量的三个重要因素,即硫化温度、压力和时间。通常习惯称它们为“硫化三要素”。 第二节 硫化工艺条件 第二节 硫化工艺条件 第二节 硫化工艺条件 一、硫化温度 和其他化学反应一样,橡胶的硫化反应依赖于温度。硫化温度是橡胶发生硫化反应的基本条件,它直接影响硫化速度和产品质量。硫化温度高、硫化速度快、生产效率高、并易于生成较多的低硫交联键;反之,硫化温度低,硫化速度慢,生产效率低,并易于生成较多的多硫交联键。通常,硫化温度的选择应根据制品的类型、胶种及硫化体系等几个方面进行综合考虑。 一、硫化温度 1.制品类型 橡胶是一种热的不良导体,其导热性较金属低几个数量级。所以,在硫化过程中,胶料受热升温慢,尤其难以使厚制品胶料内外温度均匀一致,而造成制品内部处于欠硫或恰好正硫时,表面已经过硫。而且硫化温度越高,过硫程度越大。因此,为保证多部件制品及厚壁制品的均匀硫化,除需在配方设计时充分考虑胶料的硫化平坦性外,在硫化温度的选择上也应考虑硫化温度低一些或采取逐步升温的方法。 一、硫化温度 硫化过程中,生胶与硫黄的化学反应是一个放热反应过程。在软质胶中,因硫黄用量少、热效应较小,对硫化影响不大。但在硫黄用量很高的硬质胶中,热效应则较大,又因橡胶导热性差而难以使大量的生成热传递扩散,造成体系内部生热高,从而发生助剂挥发、橡胶裂解等现象,使制品产生气泡,甚至爆炸。所以硬质橡胶制品一般都采用134℃以下的硫化温度,以减缓反应热的生成速度,并有助于散热,使体系内部温升降低,从而保证硫化工艺的安全、顺利进行。 一、硫化温度 橡胶制品中常有一些纺织纤维材料的复合部件,如轮胎的帘线骨架、胶鞋的帆布鞋帮等。由于纺织纤维材料的耐热性能较差,温度过高会使其发硬发脆,甚至断链破坏,如一般棉纺织物在240℃条件下,连续加热4h,就会被完全破坏。因此,凡含纺织纤维材料复合部件的制品及胶布制品,硫化温度都不应高于130~140℃。 一、硫化温度 对于橡胶空心及海绵制品,应考虑到硫化的同时,还伴随有发泡反应。不同的发泡体系有不同的适宜发泡温度,要求硫化温度与发泡温度相适应(以硫化温度稍高于发泡剂分解温度为宜),否则将导致发泡反应不能顺利进行,海绵起发率过低或过高。 例如,以小苏打为胶鞋海绵中底的发泡剂、无发泡助剂时的分解温度为150℃,因此要求硫化温度稍高于150℃,才能保证发泡与硫化同时顺利地进行。 一、硫化温度 ⑵ 生胶种类 橡胶为有机高分子材料,高温易引起橡胶分子链的裂解破坏,乃至发生交联键的断裂、硫化返原现象,而导致硫化胶的强伸性能下降。其中天然橡胶和氯丁橡胶最为显著。综合考虑橡胶的耐热性和硫化返原现象,各种橡胶的适宜硫化温度一般为:天然橡胶最宜在143℃以下,最高不能超过160℃,否则硫化返原现象会十分严重;顺丁橡胶、异戊橡胶和氯丁橡胶最好在151℃以下,最高不能超过170℃ ,丁苯橡胶、丁腈橡胶可采用15O℃以上,最高不超过 19O℃,丁基橡胶和三元乙丙橡胶可采用160~180℃,最高产超过20O℃,硅橡胶和氟橡胶可采用150~170℃进行一次硫化和200~220℃高温长时间二次硫化。 各种橡胶最适宜硫化温度范围 一、硫化温度 3.配方中硫化体系的类型 不同的硫化体系具有不同的硫化特性,需要根据配方中的硫化体系相应地选择适宜的硫化温度。通常,普通硫黄硫化体系温度大体在130~158C左右,具体可根据所选促进剂的活性温度和制品的物理机械性能指标来确定。当促进剂的活性温度较低或制品要求高强伸性、较低的定伸应力和硬度时,硫化温度可低些(有利生成较高比例的多硫交联键);当促进剂的活性温度较高或制品要求高定伸应力和硬度,低伸长率时,硫化温度宜高些(有利生成较高比例的低硫交联键)。而有效、半有效硫化体系的硫化温度一般掌握在160~165℃左右,过氧化物及树脂等非硫硫化体系的硫化温度以170~180℃左右为宜。 一、硫化温度 总之,影响硫化温度的因素很多,除上述讨论的主要影响因素外,有时还有一些特殊情况。例如,配方中含有某些低沸点配合剂时,则硫化温度要低于这些配合剂的沸点,否则,将会造成配合剂的气化逸出使制品起鼓或呈海绵状。再如,对橡塑并用的制品,硫化温度必须高于所用树脂的软化点,以使并用胶料在硫化温度下具有良好的流动性和充模性,从而获得符合结构需求和外观轮廓清晰、饱满的模制品。 一、硫化压力 2.硫化压力
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