橡胶硫化工艺.ppt

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1、第七章　硫化工艺高分子材料加工基础2未硫化：线性，链间可自由移动，受到外力时，分子链重心产生相对位移，表现出较大的变形与塑性流动；具有可溶性。硫化后：链间产生化学交联成网状结构，使相对运动受到了限制，外力作用下，链重心不发生位移，即失去了流动性；不能溶解，只能溶胀。硫化是指橡胶的线性大分子通过化学交联而构成三维网状结构的化学变化过程。高分子材料加工基础3硫化是橡胶制品加工的主要工艺过程之一，也是橡胶制品生产中的最后一个加工工序。橡胶经历了一系列复杂的化学变化，由塑性的混炼胶变为高弹性的或硬质的交

2、联橡胶，从而获得更完善的物理机械性能和化学性能，提高和拓宽了橡胶材料的使用价值和应用范围。。高分子材料加工基础4硫化反应是一个由多元组份参与的复杂的化学反应过程，它包含橡胶分子与硫化剂及其它配合剂之间发生的一系列化学反应。在形成网状结构时伴随着发生各种副反应。其中橡胶与硫化剂的反应占主导地位，它是形成空间网络的基本反应。二、橡胶硫化历程（一）橡胶硫化反应过程高分子材料加工基础5先是硫磺、活化剂、促进剂相互作用，使活化剂在胶料中溶解度增加，活化促进剂，使促进剂与硫磺之间反应生成一种活性更大的中间产

3、物；然后进一步引发橡胶分子链产生可交联的橡胶大分子自由基。交联反应阶段网络形成阶段诱导期阶段促进剂活化剂硫磺促进剂多硫化合物橡胶橡胶分子链的多硫化合物分解自由基（或离子）橡胶交联反应交联重排、裂解、主链改性硫化胶第一阶段：诱导阶段含促进剂、硫磺的橡胶硫化历程：高分子材料加工基础6可交联的自由基或离子与橡胶分子链产生反应，生成交联键。交联反应阶段网络形成阶段诱导期阶段促进剂活化剂硫磺促进剂多硫化合物橡胶橡胶分子链的多硫化合物分解自由基（或离子）橡胶交联反应交联重排、裂解、主链改性硫化胶第二阶段：交

4、联反应阶段高分子材料加工基础7此阶段的前期交联反应已趋完成，初始形成的交联键发生短化、重排和裂解反应，最后网络趋于稳定，获得性能稳定的硫化胶。交联反应阶段网络形成阶段诱导期阶段促进剂活化剂硫磺促进剂多硫化合物橡胶橡胶分子链的多硫化合物分解自由基（或离子）橡胶交联反应交联重排、裂解、主链改性硫化胶第三阶段：网络形成阶段高分子材料加工基础8在硫化过程中橡胶的各种性能都随着时间增加而发生变化，若将橡胶的某一项性能的变化与对应的硫化时间作图，则可得到一个曲线图形，从这种曲线图形中可显示出胶料的硫化历程，

5、称为硫化历程图，也称硫化曲线。反映的是胶料在一定硫化温度下，转矩（模量）随硫化时间的变化。（二）、硫化历程图高分子材料加工基础9工业上从硫化工艺控制角度考虑将硫化曲线分为四个阶段，即焦烧阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段和过硫化阶段。高分子材料加工基础10ａｂ段，相当于硫化反应中的诱导期，对应焦烧时间。焦烧时间的长短是由胶料配方所决定的，其中主要受促进剂的影响，胶料在操作过程中的受热历程也是一个重要影响因素。１、焦烧阶段高分子材料加工基础11斜率大小代表硫化反应速率的快慢，斜率越大，硫化反应速度越快

6、，生产效率越高。热硫化时间的长短取决于硫化温度和胶料配方，通常温度越高，促进剂用量越多，硫化速度越快。２、热硫化阶段ｂｃ段，相当于硫化反应中的交联反应阶段，胶料发生交联反应，逐渐生成网状结构，胶料的转矩或强度等性能急剧上升。高分子材料加工基础12ｃｄ段，相当于网络形成的前期，这时交联反应已基本完成，继而发生交联键的重排、裂解等反应。交联、裂解同时存在，达到平衡，出现平坦区，对应平坦硫化时间，其长短取决于胶料配方，主要是促进剂和防老剂。胶料具有最佳综合性能，在该区选取正硫化时间３、平坦硫化阶段高分

7、子材料加工基础13曲线下降，网络裂解所致，NR的普通硫磺硫化是最典型的例子。４、过硫化阶段ｄ以后部分，相当于硫化反应中网络形成的后期，存在交联键的重排、交联键和链段的热裂解反应。不同的胶料，表现不同。曲线继续上升，结构化作用所致，通常非硫磺硫化的SBR、NBR、CR、EPM等都可能出现这种现象保持较长平坦期，通常用硫磺硫化的SBR、NBR、EPDM等都会出现这一现象。高分子材料加工基础14ML－最小转矩；MH－最大转矩；ΔM－最大与最小转矩差；M１０＝ML＋１０％ΔMM90＝ML＋９０％ΔM；（

8、三）硫化曲线及其参数TH－理论正硫化时间；T１０－焦烧时间，M１０对应的时间；T９０－工艺正硫化时间，M９０对应的时间高分子材料加工基础15硫化诱导期足够大，充分保证生产加工的安全性；硫化速度要快，提高生产效率，降低成本；硫化平坦期要长。达到上述要求，必须正确选择硫化条件和硫化体系。（四）、理想硫化曲线高分子材料加工基础16正硫化，又称最宜硫化，通常是指橡胶制品性能达最佳值时的硫化状态。正硫化时间是指达到正硫化状态所需时间。实际上正硫化时间是一个范围，不是一个点，一般在平坦硫化阶段选取。处于正硫