硫化剂与硫化助剂.ppt

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1、第8章硫化剂与硫化助剂主讲：孙春峰8.1概述8.2橡胶硫化的基本原理8.3硫化剂各论8.4硫化剂作用机理8.5硫化促进剂8.6硫化活性剂8.7防焦剂8.8抗硫化返原剂8.9几种常见的硫化体系8.1概述橡胶在未经硫化时，分子间没有交联，其化学结构基本上属于线型或轻度支链型的大分子。因而缺乏良好的物理力学性能，没有大的实用价值。然而，当橡胶经过硫化以后，其结构变为三维网状结构，使其性能有本质上的改变，大大提高了它的弹性、硬度、拉伸强度、抗张强度等一系列物理力学性能。交联是将线型或轻度支链型的大分子转变为三维网状结构的过程。

2、不同行业习惯术语不同。橡胶加工行业因为最初是用硫黄实现天然橡胶的网络化、弹性化，所以一直沿用“硫化”一词来描述橡胶的交联。在塑料加工行业，将交联过程一般称为交联，有时也称为固化、硬化、熟化等。一般使线型大分子交联的方法有加热、放射线辐照、添加化学反应物等。其中添加化学反应物（即橡胶硫化剂、塑料交联剂、固化剂等）的方法应用广泛。在交联过程中，为了提高交联效率、改进工艺性能和提高制品质量，还须添加一些其他配合剂。习惯上将硫化剂、硫化促进剂、硫化活性剂和防焦剂称为橡胶硫化体系助剂。实际上，硫黄并非是惟一可用的硫化剂。1846

3、年帕克斯发现一氯化硫溶液或其蒸气可在室温下硫化橡胶。这就是所谓的“冷硫化法”，这一方法曾被广泛地用于薄型橡胶制品的硫化。1915年奥斯特洛梅斯连斯基发现有机过氧化物和芳香族硝基化合物具有硫化效果。1939年列瓦伊研究了用重氮化合物使橡胶硫化的方法。随着合成橡胶品种的增加及其制品的发展，硫化方法和硫化剂的研究不断深入，发现了许多化合物具有硫化效果。因此，现在所称的硫化只是一个具有象征意义的工业术语，其实质就是使线型的橡胶分子交联形成立体网状结构，而一切具有这种作用的物质均可称为硫化剂。硫化剂的分类目前作为商品生产的硫化剂

4、约有70余种，从化学结构上可分为如下8类：①硫、硒、碲等元素；⑦含硫化合物（或称硫黄给予体）；③有机过氧化合物；④醌类化合物：⑤金属氧化物；⑥胺类化台物；⑦树脂类：⑧其他特殊的硫化剂。除硫化剂外，在橡胶硫化的配合剂中，硫化促进剂能促进硫化反应的加速，活性剂（又称为助促进剂）能使硫化促进剂发挥出最大的效果，防热剂（又称硫化延缓剂）能起延缓硫化起步、防止过烧的作用，这些都是从用途出发来进行分类的。然而，有些助剂往往在不同情况下兼有不同的功能和使用方法。例如，二硫化四甲基秋兰姆（TMTD）在用硫黄硫化时起促进剂的作用；而不用

5、硫黄的秋兰姆硫化时，又成为耐热橡胶的硫化剂，而在氯丁橡胶的硫化中又是防焦剂。又如氧化锌在硫黄硫化中是活性剂，大量添加又是补强剂，而在氯丁橡胶中又可和氧化镁一起作为硫化剂。由此可见，同样的一种化合物作为硫化助剂，可以分别隶属刊几种不同的类别。8.2橡胶硫化的基本原理一、橡胶分子交联的形式在硫化过程中，采用不同的硫化剂，橡胶分子的活性位置上生成一个或数个化学键而交联，从而减少橡胶在较宽温度范围内的塑性流动，提高弹性和拉伸强度，降低对溶剂的溶胀。这种交联作用大体上可以有两种形式:①桥式交联，它是以单质硫黄及其同系物，或具有二

6、官能有机物作为硫化剂，使之产生结合键，具体形式举例如下：②CC交联，一般是在射线或硫化剂作用下，通过能释放出一价自由基物质而引起交联，将橡胶分子间的碳原子连接起来，而形成C—C交联。二、硫化中的物性变化和正硫化硫化工艺的基本任务在于通过橡胶分子的交联提高橡胶的物理机械性能。橡胶在硫化过程中物理机械性能的变化大体如图8-1所示。由图8-1可以看出，硫化过程中各种性能变化的一个重要特点是都按照出现最高值或最低值的动力学曲线而变化。某一性能达到最高值时的硫化称为该性能的正硫化(或最宜硫化点)。确定正硫化条件在橡胶制品的制造过

7、程中有着非常重要的意义。硫化胶达到正硫化所需要的时间，主要决定于生胶的性质、硫化条件、配合剂尤其是硫化体系的性质及其用量。硫化过程中各项性能的变化速度是不同的，在同一硫化条件下不可能所有的性能都在同一时刻达到最佳值。以往橡胶工业中多将拉伸强度达到最大值的点作为正硫化点，这是很不全面的。特别是在多种合成橡胶出现的今天，有些合成橡胶的拉伸强度在硫化过程中并不显示最高值，而且有些胶种过硫化后对其老化性能并无太大的影响。因此，正硫化点的确定是一个很复杂的问题，没有一个统一的标准，在实际生产中应根据橡胶的特点、制品的种类及其应用

8、目的加以确定。三、硫化曲线研究硫化的过程对于研究硫化配合剂和正确掌握配合技术极有有益。说明硫化过程最简便的方法一般是利用各种硫化仪求出硫化曲线。图8-2为硫化曲线的一个示例。按图8-2的硫化曲线可将硫化反应过程分为诱导期（或称焦烧时间）、硫化反应期和过硫化期3个阶段。①诱导期系指正式硫化开始前的时间，即胶料放入模腔内随着温度的上升