一、硫化過程的影響
二、硫化程度的影響
通常二手硫化機硫化程度(即交聯(lián)程度)越高,硫化膠的定伸強度和硬度越大,抗溶脹性越好,斷裂伸長率、永久變形和透氣性越小 硫化膠拉伸強度和彈性隨硫化程度增加表現(xiàn)出較為特殊的變化規(guī)律 結合硫量小于特定值 范圍內(nèi)的軟質(zhì)硫化膠制品:結合硫量越高,硫化膠拉伸強度越高 結合硫量達到特定值 后:結合硫量繼續(xù)增加,硫化膠拉伸強度下降 原因:對于結晶性橡膠(如NR),二手硫化機結合硫的增多使分子鏈在拉伸時結晶或取向受到阻礙,因而硫化膠拉伸強度下降;對于非結晶性橡膠(如SBR),交聯(lián)達到一定程度后往往交聯(lián)分布均勻性差,應變時網(wǎng)狀結構容易發(fā)生局部應變過度,使單個鍵或交聯(lián)鍵產(chǎn)生斷裂,因此硫化膠拉伸強度下降 達到硬質(zhì)膠區(qū):繼續(xù)增加交聯(lián)程度(即結合硫量超過另一特定值 再增加),即交聯(lián)數(shù)和環(huán)化結構不斷增加,硫化膠拉伸強度將再次逐漸上升 硫化膠彈性:隨硫化程度增加也表現(xiàn)出非單調(diào)的變化規(guī)律 硫化程度小于特定值的范圍內(nèi),硫化程度越高,硫化膠彈性越大 當超過一定程度后硫化程度繼續(xù)增加,硫化交聯(lián)點過密,硫化膠彈性反而下降
硫化過程階段 硫化曲線:膠料性能隨硫化時間變化而變化的曲線 整個硫化過程:硫化起步階段、欠硫階段、正硫階段和過硫階段四個階段
一、硫化起步階段 硫化起步階段(焦燒階段):從橡膠半成品進入硫化受熱開始(對于非模型制品)或膠料進入熱模腔開始(對于模型制品)直到橡膠半成品或膠料開始變硬而不能發(fā)生熱塑性流動那一刻之前的階段 硫化起步階段的時間長度稱為焦燒時間、焦燒期或硫化誘導期 模型制品:膠料的流動充模必須在該階段完成,焦燒時間決定膠料的操作安全性 焦燒時間:取決于膠料配方,特別是促進劑種類和用量 采用超促進劑,焦燒期較短,較適于非模型制品,使膠料盡早硫化起步,防止橡膠半成品受熱軟化而發(fā)生變形 形狀較為復雜、花紋較多的模型制品則需有較長的焦燒期,以便具有良好的操作性,可使用后效性促進劑(如亞磺酰胺類) 實際焦燒時間:包括操作焦燒時間 和剩余焦燒時間 兩部分 操作焦燒時間是橡膠配制和成形過程中由于熱積累效應所消耗掉的焦燒時間,取決于包括膠料混煉、停放、熱煉和成形在內(nèi)的情況 剩余焦燒時間是膠料在模型中加熱時具有熱塑流動性的時間 防止焦燒措施:①設法使膠料具有較長的焦燒時間,如加入后效性促進劑;②在混煉、停放、熱煉、成形等過程時應采用低溫和快速,以減少操作焦燒時間
二、欠硫階段 欠硫階段:橡膠網(wǎng)狀結構開始形成并逐漸發(fā)展,物理力學性能逐漸上升,直到橡膠網(wǎng)狀結構完善、所要求綜合性能達到最佳之前的硫化階段 該階段橡膠的硫化程度逐斷增加,物理力學性能逐漸上升,但所要求綜合性能還未能達到最佳 三、正硫階段 正硫階段(平坦硫化階段):橡膠硫化反應達到理想程度,制品各項物理力學性能分別達到或接近其最佳值,綜合性能達到最佳的階段 該階段的硫化溫度和硫化時間稱為正硫化溫度和正硫化時間 正硫化時間確定:通常以制品拉伸強度與硫化時間的關系曲線確定,同時考慮降溫過程還會繼續(xù)硫化即后硫化,因此以拉伸強度達到最高值略前一點的硫化時間確定為正硫化時間(特別是對于厚制品,后硫化必須加以考慮) 還有采用強伸積(拉伸強度與斷裂伸長率的乘積)最高值的硫化時間確定為正硫化時間 需要注意:確定正硫化時間應以制品應用場合所著重要求的性能為基準而定 四、過硫階段 硫化反應過程:動態(tài)過程,交聯(lián)和斷鏈貫穿整個硫化過程的始終 過硫階段:出現(xiàn)硫化返原和制品變硬兩種可能情形,均導致橡膠性能受到損害,因此必須避免出現(xiàn)過硫 硫化返原:斷鏈多于交聯(lián),制品逐漸變軟(甲基硅橡膠、乙烯基硅橡膠、氟硅橡膠、丁基橡膠和采用高硫配合或氧化鋅用量不足的天然橡膠) 制品變硬:交聯(lián)繼續(xù)占優(yōu)勢,環(huán)化結構不斷增多,制品不斷變硬,伸長率不斷降低(對于過氧化物硫化的丁腈橡膠、氟橡膠及乙丙橡膠等)
硫化過程的測定和分析 一、硫化過程的測定方法 測定硫化過程的方法:大體可分為物理化學法、力學性能測定法和專用儀器法三類 物理化學法:通常有游離硫測定法和溶脹法等 力學性能測定法:根據(jù)膠料在硫化過程中力學性能不斷變化的特征,通過測定硫化膠力學性能來測定硫化過程的方法 比較簡單常用,方法有拉伸強度試驗、定伸強度試驗、永久變形試驗、硬度試驗和應力松弛試驗等 專用儀器法:測量膠料在特定溫度進行硫化時剪切模量隨硫化時間的變化來反映膠料在硫化過程中交聯(lián)度的變化 專用儀器法有門尼粘度計和硫化儀等,具有簡便精確、經(jīng)濟快速和重現(xiàn)性好等優(yōu)點 二、圓盤振蕩硫化儀測定法 圓盤振蕩硫化儀:基于膠料的剪切模量與交聯(lián)密度成正比的原理,通過測定剪切模量反映硫化過程的情況
三、硫化曲線的分析 通過對所測得硫化曲線的分析,可以確定硫化參數(shù),指導硫化.