《橡胶硫化》ppt课件

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1、橡胶硫化1.硫化对橡胶性能的影响橡胶或胶料在硫化过程中，它的很多性能都要发生变化，特别是定伸强度、弹性、硬度等的变化很大。硫化后，橡胶起了质的变化，其物理机械性能与化学性能获得很大的改善。1.1定伸强度在未硫化时，由于橡胶单个分子间相互没有固定，特别是在高温下，它们相互之间能或多或少地进行相对自由运动。受外力作用队橡胶在热力学上大致表现为不可逆的非牛顿流动，且在其塑性范围内对施加的外力无多大的反抗作用，定伸强度显得根低。通过硫化，橡胶在分子间产生交联，且随交联密度的增加，产生一定变形(如拉伸至原长度的20

2、0％或300％)所需的外力就随之增加，硫化胶也就越硬。硫化胶的定伸强度基本上与交联度成比例，对于某一橡胶，当试验温度和试片形状以及伸长一定时，则定伸强度与Mc成反比，也就是与交联度成正比。这说明交联度越大，即交联键间链段平均分子量越小，橡胶越硬。1.2硬度与定伸强度一样，随交联度的增加，橡胶的硬度也逐渐增加，测量硬度是在一定形变下进行的，所以有关定伸强度的上述情况也基本适用于硬度。1.3抗张强度抗张强度与定伸强度和硬度不同，它不随交联点数目的增加而不断地上升。例如使用硫黄硫化的橡胶，当交联度达到适当值后，

3、如若继续硫化，其抗张强度反而下降。在硫黄用量很高的硬质橡胶中，抗张强度下降后又复上升，一直达到硬质胶水平时为止。如图所示。上述现象可解释为：在软质橡胶区，其抗张强度随结合硫(比例于交联度)的增加而增加。当结合硫继续增加时，对于结晶性橡应(如天然橡胶)，由于结合硫的增多使分子链在拉伸时结晶或取向受到阻，引起抗张强度下降；对于非结晶性橡胶(丁苯橡胶)，则因交联相当多而又不规则，网状结构容易发生局部应变过度，使单个链或交联键产生断裂，导致抗张强度下降。当结合硫进一步不断增加时，交联数和环化结构也不断增加抗张强度

4、又复上升，直至成为硬质橡胶。1.4伸长率和永久变形橡胶的伸长率随交联度的增加而降低。永久变形也有同样的规律。有硫化返原性的橡胶如天然橡胶和丁基橡胶，在过硫化以后，由于交联度不断降低，其伸长率和永久变形又会逐渐增大。1.5弹性什么是粘性？什么是弹性?FF发生了不可逆形变，分子间产生滑移。形变可恢复，主要是键角、键长的变化来实现形变。什么是粘弹性？末硫化胶受到较长时间的外力作用时，主要发生塑性流动，橡胶分子基本上没有回到原来位置的倾向。橡胶硫化后，交联使分子或链段固定，形变受到网络的约束，外力作用消除后，分子

5、或链段力图回复原来沟象和位置，所以硫化后橡胶表现出很大的弹性。交联度的适当，增加这种可逆的弹性回复表现得更为显著。橡胶弹性和交联度之间的关系式中w为弹性，ρ为橡胶密度；T为绝对温度，Mc为两个相邻交联随间橡胶分子的平均分子量；R为气体常数；λ1、λ2、λ3为试片在三个拉伸方向上的伸长率。2.硫化过程的四个阶段胶料在硫化时，其性能随硫化时间变化而变化的曲线，称为硫化曲线。从硫化时间影响胶料定伸强度的过程来看，可以将整个硫化时间分为四个阶段：硫化起步阶段、欠硫阶段、正硫阶段和过硫阶段。2.1硫化起步阶段(又称

6、焦烧期或硫化诱导期)硫化起步的意思是指硫化时，胶料开始变硬而后，不能进行热塑性流动那一点的时间。硫化起步阶段即指此点以前的硫化时间。在这一阶段内，交联尚未开始，胶料在模型内有良好的流动性。胶料硫化起步的快慢，直接影响应胶料的焦烧性和操作安全性，这一阶段的长短取决于所用配合别，特别是促进剂的种类。用有超速促进剂的胶料，其焦烧期比较短，此时胶料较易发生焦烧，操作安全性差。在使用迟效性促进剂(如亚硫酰胺)或与少许秋兰姆促进剂并用时，均可取得较长的焦烧期和良好的操作安全性。但对不同的硫化方法和制品，对焦烧时间的长

7、短亦有不同要求。硫化模压制品时，总是希望有较长的焦烧期，使胶料有充分时间在模型内进行流动，而不致使制品出现花纹不清晰或缺胶等缺陷。在非模型硫化中，则应要求硫化起步应尽可能早一些，这样使胶料起步快而迅速变硬，有利于防止制品因受热变软而发生变形。不过在大多数情况下，仍希望有较长的焦烧时间以保证操作的安全性。2.2欠硫阶段(又称预硫阶段）硫化起步与正硫化之间的阶段称为欠硫阶段。在此阶段，由于交联度较低，橡胶制品应具备的性能大多还不明显。尤其是此阶段初期，胶料的交联度很低其性能变化甚微，制品没有实用意义。但是到了

8、此阶段的后期，制品轻微欠硫时，尽管制品的抗张强度、弹性、伸长率等尚未达到预想水平，但其抗撕裂性、耐磨性和抗动态裂口性等则优于正硫化胶科。因此，如果要求后几种性能时，制品可以轻微欠硫。2.3正硫阶段在多数情况下，制品在硫化时都必须达到适当的交联度。达到适当交联度的阶段叫正硫化阶段，即正硫阶段。在此阶段，硫化胶的各项物理机械性能并非在同一时间都达到最高，而是分别达到或接近最佳，其综合性能最好。此阶段所取的温度和时间称为正硫化时间和