橡胶硫化对橡胶制品性能的影响

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1、课外兴趣小组读书报告橡胶硫化对橡胶制品性能的影响高材06110062120周菊燕指导老师:唐颂超摘要:硫化是橡胶制品制造工艺的一个必要过程，也是橡胶加工所特有的工序。橡胶通过硫化获得了必要的物理机械性能和化学性能。硫化剂是能使橡胶分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，可塑性降低，弹性剂强度增加的物质。并研究了金属氧化物(MgO／ZnO)、过氧化物(2，5一二甲基一2，5二叔丁基过氧化己烷，简称双一25)、硫磺、三聚硫氰酸(TCY)4种硫化体系对氯丁橡胶硫化特性、物理机械性能、耐热老化性能和压

2、缩永久变形性能的影响。结果表明，所选4种硫化体系都能较好地硫化氯丁橡胶。关键词：硫化、硫化特性、硫化体系、氯丁橡胶1、序言硫化是橡胶制品生产过程中最重要的工艺过程，在这工艺过程中，橡胶经历了一系列的物理和化学变化，其物理机械性能和化学性能得到了改善，使橡胶材料成为有一定使用价值的材料，因此硫化对橡胶及其制品的应用有十分重要的意义。硫化是在一定温度、压力和时间条件下橡胶大分子链发生化学交联反应的过程。硫化过程给橡胶弹性体的性质以决定性影响。特别是定伸强度、硬度、弹性、抗溶胀性能在硫化过程中有相当大的变

3、化。这一变化的大小与加入橡胶中产生硫化作用的硫化助剂的选择和硫化条件有关，其它性质如抗张强度、气密性、低温屈挠以及电绝缘性能，在硫化程度变化时变化比较小。2、橡胶在硫化过程中的结构与性能的变化在硫化前，橡胶分子是呈卷曲状的线形结构，其分子链具有运动的独立性，大分子之间是以范德华力相互作用的，当受外力作用时，大分子链段易发生位移，在性能上表现出较大的变形，可塑性大，强度不大，具有可溶性。硫化后，橡胶大分子被交联成网状结构，大分子链之间有主价键力的作用，使大分子链的相对运动受到一定的限制，在外力作用下，

4、不易发生较大的位移，变形减小，强度增大，失去可溶性，只能有限溶胀。橡胶在硫化过程中，其分子结构是连续变化的，如交联密度在一定的硫化时间内是逐渐增加的。实际上硫化时所发生的化学反应比较复杂，交联反应和降解反应都在发生，交联反应使橡胶分子成为网状结构，降解反应使橡胶分子断键。在硫化初期以交联为主，交联密度增加，到一定程度降解反应增加，交联密度又会下降。硫化过程的橡胶分子结构的变化显著地影响着橡胶各种性能。2.1物理机械性能的变化：橡胶制品的物理机械性能是分子结构形态和分散在内部的配合剂相互作用1课外兴趣

5、小组读书报告的反映，在硫化过程中，分子结构在发生变化，橡胶的物理机械性能也发生变化。当然不同结构的橡胶，在硫化过程中物理机械性能的变化趋势有所不同。天然橡胶在硫化过程中，随着线形大分子逐渐变为网状结构，可塑性减小，拉伸强度、定神强度、硬度、弹性增加，而伸长率、永久变形、疲劳生热等相应减小，但若硫化时间再延长，则出现拉伸强度、弹性逐渐下降，伸长率、永久变形反而会上升的现象。对于像丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶等合成橡胶，其物理机械性能在硫化过程中有类似的变化情况，但随硫化时间继续延长，各种性能的变化较为

6、平坦，如强度等性能达到最大值后能保持较长的时间。2.2物理性质的变化：橡胶在硫化过程中，交联密度发生了显著的变化。随着交联密度的增加，橡胶的密度增加，气体、液体等小分子就难以在橡胶内运动，宏观变现为透气性、透水性减少，而且交联后相对分子质量增大，溶剂分子难以在橡胶分子之间存在，宏观变现为能使生胶溶解的溶剂只能使硫化胶溶胀，而且交联度越大，溶胀越小。硫化也提高了橡胶的热稳定性和使用温度范围。2.3化学稳定性的变化：在硫化过程中，交联反应总是发生在化学活性比较高的集团或原子上，这些地方是橡胶容易发生老化

7、反应的薄弱环节，硫化后，这些地方发生了交联，分子结构改变了，老化反应就难以进行。橡胶形成网状结构后，使低分子扩散受到更大的阻碍，导致橡胶老化的自由基难以扩散，提高了橡胶的化学稳定性。3、硫化剂硫化剂又称交联剂，在工业上又称桥架剂。它能使橡胶分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，可塑性降低，弹性剂强度增加的物质。除了某些热塑性橡胶不需要硫化外，天然橡胶和各种合成橡胶都需配入硫化剂进行硫化。橡胶经硫化后才具有宝贵的使用价值，力学性能大大提高。硫化剂分为无机和有机两大类。无机硫化剂有硫黄、一氯化硫

8、、硒、碲等。有机硫化剂有含硫的促进剂（如促进剂TMTD）、有机过氧化物（如过氧化苯甲酰）、醌肟化合物、多硫聚合物、氨基甲酸乙酯、马来酰亚胺衍生物等。橡胶硫化剂包括元素硫、硒、碲，含硫化合物，过氧化物，醌类化合物，胺类化合物，树脂类化合物，金属氧化物以及异氰酸酯等。用得最普遍的是元素硫和含硫化合物。硫化剂适用于各类天然橡胶和合成橡胶，根据需要，不同的硫化剂品种可配合使用。例如，硫化剂PDM，化学名称为N，N’-间苯撑双马来酰亚胺。它是一种多功能橡胶助剂，在橡胶加工过程中