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硫化对橡胶结构与性能的影响

发表时间 :2018-08-27
在橡胶制品生产过程中,硫化是最后一道加工工序。在这道工序中,橡胶经过一系列复杂的化学反应,由线型结构变成体型结构

在橡胶制品生产过程中,硫化是最后一道加工工序。在这道工序中,橡胶经过一系列复杂的化学反应,由线型结构变成体型结构,失去了混炼胶的可塑性具有了交联橡胶的高弹性,进而获得优良的物理 机械性能、耐热性、耐溶剂性及耐腐蚀性能提高橡胶制品的使用价值和应用范围。

硫化前:线性结构,分子间以范德华力相互作用;

性能:可塑性大,伸长率高,具有可溶性;

硫化时:分子被引发,发生化学交连反应;

硫化后:网状结构,分子间以已化学键结合;

结构:(1)化学键;(2)交联键的位置;(3)交联程度;(4)交联  ;                

性能: (1)力学性能(定伸强度.硬度.拉伸强度. 伸长率.弹性)  (2)物理性能  (3)化学稳定性硫化后;

 

橡胶的性能变化:

 

以天然橡胶为例,随硫化程度的提高;

(1)力学性能的变化(弹性. 扯断强度. 定伸强度. 撕裂强度. 硬度)提高(伸长率. 压缩永久变形. 疲劳生热)降低

(2)物理性能的变化透气率、透水率降低 不能溶解,只能溶胀 耐热性提高

(3)化学稳定性的变化

 

化学稳定性提高,原因

a. 交联反应使化学活性很高的基团或原子不复存在,使老化反应难以进行

   b . 网状结构阻碍了低分子的扩散,导致橡胶自由基难以扩散

 

橡胶硫化条件的选取及确定

 

一、硫化压力

 

(1)橡胶制品硫化时都需要施加压力,其目的是:

a.防止胶料产生气泡,提高胶料的致密性;

b.使胶料流动,充满模具,以制得花纹清晰的制品

c.提高制品中各层(胶层与布层或金属层、布层与布层)之间的粘着力,改善硫化胶的物理性能(如耐屈挠性能)。

(2)一般来说,硫化压力的选取应根据产品类型、配方、可塑性等因素决定。

(3)原则上应遵循以下规律:可塑性大,压力宜小些;产品厚、层数多、结构复杂压力宜大些;薄制品压宜小些,甚至可用常压

硫化加压的方式有以下几种:

(1) 液压泵通过平板硫化机把压力传递给模具,再由模具传递给胶料

(2) 由硫化介质(如蒸汽)直接加压

(3) 由压缩空气加压

(4) 由注射机注射

 

二、硫化温度和硫化时间

 

硫化温度是硫化反应的最基本条件。硫化温度的高低,可直接影响硫化速度、产品质量和企业的经济效益硫化温度高,硫化速度快,生产效率高;反之生产效率低

提高硫化温度会导致以下问题;

 

(1) 引起橡胶分子链裂解和硫化返原,导致胶料力学性能下降

(2) 使橡胶制品中的纺织物强度降低

(3) 导致胶料焦烧时间缩短,减少了充模时间,造成制品局部缺胶

(4) 由于厚制品会增加制品的内外温差,导致硫化不均

硫化温度的选取应综合考虑橡胶的种类、硫化体系及制品结构等因素

 

各种橡胶的最宜硫化温度一般是:

NR<143℃;SBR<180℃;IR、BR、CR<151℃;IIR<170℃;NBR<180℃


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