硫化对结构与性能的影响
硫化体系对天然橡胶性能的影响

硫化体系对天然橡胶性能的影响采用常规硫化体系(CV)、半有效硫化体系(SEV)和有效硫化体系(EV)制备了不同的NR(天然橡胶)硫化胶。
着重探讨了不同硫化胶的微观形貌、200%定伸强度、撕裂强度、拉伸强度、断裂伸长率和交联密度。
研究结果表明:SEV硫化胶的微观形貌相对较好,填料能均匀分散在基体中;在其他条件保持不变的前提下,当w(NOBS)=w(硫)=2.0%(相对于NR质量而言)时,相应的未老化SEV硫化胶的撕裂强度(78kN/m)相对最大;SEV硫化胶的交联密度大于CV硫化胶和EV硫化胶,并且适当增加交联密度能有效提高其综合性能,从而为开发新一代轮胎等复合材料奠定了基础。
前言天然橡胶(NR)具有拉伸强度高、抗湿滑性优和滚动阻力小等诸多特点,其硫化胶中主要包括单硫键(C—S—C)、双硫键(C—S2—C)和多硫键(C—Sx—C)等3种硫交联键型。
硫化胶的交联键长度分布和硫原子排布由下列因素决定:①促进剂和交联剂的种类及其浓度;②硫化时间和硫化温度。
硫化体系主要分为常规硫化体系(CV)、半有效硫化体系(SEV)和有效硫化体系(EV)等3种,交联键中硫原子的排布主要取决于硫含量、促进剂与硫的比率等因素;硫化初期比硫化后期具有更多的C—Sx—C(x=4或5),硫化过程中长交联键短化(直至生成单硫键)。
Rattanasom等研究结果表明:老化后硫化胶的模量增大,同时试样的断裂伸长率降低(这是由于老化过程中发生了后硫化作用,而后硫化使硫化胶的交联密度增大,从而降低了橡胶分子链的运动性)。
尽管硫化胶的力学性能与交联结构有很大的关系,但系统研究这种关系仍报道较少。
因此,本研究通过改变硫化体系、硫化剂及其比率,制得了不同性能的硫化胶,并对硫化胶的力学性能、耐热氧老化性能与交联密度的关系进行了探究。
1·试验部分1.1试验原料天然橡胶(NR),工业级(牌号为1#烟片胶),海南省农垦总公司;高耐磨炉黑,工业级(牌号N330);丙酮、正庚烷,分析纯;4,4′-二硫化二吗啉(DTDM),工业级,;2-(4-吗啉硫代)苯并噻唑(NOBS),工业级,;硫磺(S),工业级;硬脂酸(SA)、氧化锌(ZnO),工业级;2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(RD),工业级;N-异丙基-N′-苯基对丙二胺(4010NA),工业级。
橡胶硫化

橡胶未硫化以前,单个分子间没有产生交联,因此缺乏良好的物理机械性能,实用价值不大。
当橡胶配以硫化剂经过硫化(交联)以后,由于立体结构的形式从而使性能大大改善,尤其是橡胶的定伸强度、弹性、硬度、拉伸强度等一系列物理机械性能都会大幅度提高,成为具有宝贵作用价值的硫化胶。
橡胶的硫化就是通过橡胶分子间的化学交联作用将基本上呈塑性的生胶转化成弹性的和尺寸稳定的产品,硫化后的橡胶的物性稳定,使用温度范围扩大。
“硫化过程(Curing)”一词在整个橡胶工业中普遍使用,在橡胶化学中占有重要地位。
橡胶分子链间的硫化(交联)反应能力取决于其结构。
不饱和的二烯类橡胶(如天然橡胶、丁苯橡胶和丁腈橡胶等)分子链中含有不饱和双键,可与硫黄、酚醛树脂、有机过氧化物等通过取代或加成反应形成分子间的交联。
饱和橡胶一般用具有一定能量的自由基(如有机过氧化物)和高能辐射等进行交联。
含有特别官能团的橡胶(如氯磺化聚乙烯等),则通过各种官能团与既定物质的特定反应形成交联,如橡胶中的亚磺酰胺基通过与金属氧化物、胺类反应而进行交联。
不同类型的橡胶与各种交联剂反应生成的交联键结构各不相同,硫化胶性能也各有不同。
第①种是使用硫黄或硫给予体作交联剂的情况,生成的可以是单硫键(x=1)、双硫键(x=2)和多硫键(x=3~8);第②种是使用树脂交联和肟交联的情况;第③种是使用过氧化物交联的过氧化物硫化和利用辐射交联的辐射硫化的情况,生成碳-碳键。
多数的通用橡胶采用硫黄或硫给予体硫化,即在生胶中加入硫黄或硫给予体以及缩短硫化时间的促进剂和保证硫黄交联效率的氧化锌和硬脂酸组成的活性剂。
在实际中通常按硫黄用量及其与促进剂的配比情况划分成以下几种典型的硫化体系:①普通硫磺硫化体系由常用硫黄量(>1.5份)和常用促进剂量配合组成。
使用这种硫化体系能使硫化胶形成较多的多硫键,和少量的低硫键(单硫键和双硫键)。
硫化胶的拉伸强度较高,耐疲劳性好。
缺点是耐热和耐老化性能较差。
硫化工艺技术

硫化工艺技术硫化工艺技术是一种常用的制造工艺,用于改善材料的性能和增加其使用寿命。
硫化是指在一定条件下,通过硫黄与材料反应,形成硫化物,并在材料中形成交联结构的过程。
硫化工艺技术广泛应用于橡胶、塑料和纤维等材料的生产中,下面我们来介绍一下硫化工艺技术的基本原理。
首先,硫化工艺技术的目的是通过交联结构的形成,增加材料的强度、耐磨性和耐老化性能。
硫化是通过硫黄与材料中的双键反应形成硫化物,从而将材料的分子间锁定在一起,形成交联结构。
硫黄在硫化过程中充当交联剂的角色,它能够与材料中的双键发生反应,将分子间的链断裂,并形成新的交联结构。
其次,硫化工艺技术的关键是控制硫化反应的温度和时间。
硫化反应需要一定的温度和时间才能完成。
温度过高或时间过长会导致硫化反应过度,使材料变硬、脆化甚至破裂。
温度过低或时间过短则无法完成硫化反应,材料性能改善效果不明显。
因此,在硫化工艺技术中,需要根据不同材料的特性和要求,合理选择硫化温度和时间,以达到最佳硫化效果。
此外,硫化工艺技术还需要使用一定的硫化助剂和适当的硫化条件。
硫化助剂有助于加快硫化反应速度,提高硫化效果。
常用的硫化助剂有活性剂、抗老化剂和加成剂等。
硫化条件主要包括硫化温度、硫化时间和硫化环境等,不同材料对硫化条件的要求也有所不同。
最后,硫化工艺技术在实际应用中还需要注意一些问题。
首先是硫化过程中产生的气体和有害物质的处理问题。
硫化反应会产生一些有害气体和污染物,需要通过适当的处理措施将其排出和处理,以保护环境和人体健康。
其次是硫化后材料的贮存和使用问题。
硫化后的材料需要避免日光直射和潮湿环境,以防止硫化物的分解和材料的老化。
总之,硫化工艺技术是一种重要的制造工艺,通过硫化反应能够改善材料的性能和增加其使用寿命。
在应用硫化工艺技术时,需要合理选择硫化条件、使用适当的硫化助剂,并注意硫化过程中产生的气体和有害物质的处理问题。
通过科学的硫化工艺技术,可以使材料的性能得到有效提升,推动工业的发展。
【考研化学】第十章 硫化

★混气硫化:在硫化的第一阶段以热空气为介 质.在第二阶段再通入蒸汽作介质。胶鞋硫化 采用该方法。
(3)过热水
优点:既能保持较高的温度,又能赋予较 大的压力,因此常用于高压硫化场合。
缺点:热含量小,导热效率低,且温度不 易掌握均匀。 典型的用途是轮胎硫化时,将过热水充注 于水胎中,以保持内温。
(4)热水
二、欠硫阶段(预硫)
含义:焦烧期以后橡胶开始交联的阶段。 交联程度逐渐增加,橡胶的物理机械性能逐 渐上升。制品轻微欠硫时,强度、弹性、伸长率 未达到预期的水平,但抗撕裂性、耐磨性等却优 于正硫化胶料。
欠料的配方。
三、正硫阶段
含义:橡胶的交联反应达到一定的程度,此 时的各项物理机械性能均达到或接近最佳值,其 综合性能最佳。 正硫化温度
正硫化时间取决于制品性能要求和断面厚薄, 需考虑到“后硫化”。
抗张强度最高值略前的时间
正硫化时间=
强伸积(抗张强度×伸长率) 最高值的时间
四、过硫阶段
含义:正硫化以后继续硫化便进入过硫阶段。 氧化及热断链反应占主导地位,胶料性能下降。 硫化返原;断链多于交联
非返原性:交联继续占优势
过硫阶段胶料的性能变化情况反映了硫化平 坦期的长短。超促进剂,交联键能低,硫化温度 高,则平坦期短。
(1)饱和蒸汽
优点:热含量大、导热效率高、成本低、 压力和温度易调节。 缺点:加热温度要受到压力的牵制;对硫 化容器内壁有较大腐蚀作用。
(2)热空气
优点: 加热温度不受压力影响,比较干燥, 不含水分,产品表面光滑,外观漂亮,而且不 受罐壁腐蚀的影响。 缺点: 含热量低,导热效率很低,硫化时 间长,同时含有大量氧气,在高温高压下易使 制品氧化。
1.中间化合物的生成
橡胶工艺学试题库简答题

橡胶工艺学试题库简答题一、简答题(共60小题)1、相容性如何影响橡胶共混物的形态结构?正确答案:热力学相容性是聚合物之间均匀混合的主要推动力。
两种聚合物的相容性越好就越容易相互扩散而达到均匀的混合,过渡区也就宽广,相界面越模糊,相畴越小,两相之间的结合力也越大。
有两种极端情况:一是两种聚合物完全不相容,两种聚合物链段之间相互扩散的倾向极小,相界面很明显,其结果是混合较差,相之间结合力很弱,共混物性能不好。
第二种极端情况是两种聚合物完全相容或相容性极好,这时两种聚合物可相互完全溶解而成为均相体系或相畴极小的微分散体系。
这两种极端情况都不利于共混改性。
一般而言,我们所需要的是两种聚合物有适中的相容性,从而制得相畴大小适宜、相之间结合力较强的复相结构的共混产物。
2、混炼操作开始前,需进行哪些准备工作?正确答案:各种原材料与配合剂的质量检验:配合剂的检验包括纯度、粒度及其分布、机械杂质、灰分及挥发分、酸碱度等;生胶的检验包括化学成分、门尼粘度、物理机械性能。
对某些配合剂尽心补充加工:固体配合剂的粉碎、干燥和筛选;低熔点固体配合剂的融化和过滤;液体配合剂的加温和过滤;粉状配合剂的干燥和筛选。
油膏与母炼胶的制造:为防止粉状物料的分散、损失及环境污染,有时候将某些配合剂、促进剂等事先以较大比例与液体软化剂混合制成膏状使用;而母炼胶是某些配合剂与生胶单独混合制成的物料。
称量配合操作:即按配方规定的原材料品种和用量比例,以适当的衡器进行称量搭配。
3、什么是液体橡胶?与普通橡胶相比有什么优缺点?(15分)正确答案:指室温下为粘稠状可流动的液体,经适当的化学反应后可形成三维网状结构,成为具有与普通橡胶类似性能的材料。
优点:易于实现机械化、自动化、连续化生产,不需用溶剂、水等分散介质便看实现液体状态下的加工。
缺点:扩链后的强度及耐挠曲性不如固体橡胶,加工需另建系统,现有设备不适用,材料成本高。
4、什么是橡胶的老化?老化过程中期分子结构发生了哪些变化?(15分)正确答案:橡胶或橡胶制品在加工、贮存和使用的过程中,由于受内、外因素的综合作用(如热、氧、臭氧、金属离子、电离辐射、光、机械力等)使性能逐渐下降,以至于最后丧失使用价值,这种现象称为橡胶的老化。
不同硫化体系对溴化丁基胶硫化胶性能的影响

不同硫化体系对溴化丁基胶硫化胶性能的影响溴化丁基胶是一种由丁基橡胶和溴作为交联剂制备而成的硫化胶。
硫化胶是一种重要的橡胶制品,具有良好的物理力学性能、化学稳定性和耐热性能。
在橡胶工业中,硫化胶广泛应用于轮胎、橡胶制品、胶粘剂等领域。
不同硫化体系对溴化丁基胶硫化胶性能的影响主要体现在硫化胶的硫化程度、力学性能、抗老化性能和耐热性能等方面。
首先,不同硫化体系对硫化胶的硫化程度有着直接的影响。
硫化程度是硫化胶交联链的数量和连接强度的度量标准。
不同硫化体系对硫化胶的硫化程度有着不同的影响。
常用的硫化体系有硫醇类、硫代硫酸酯类、过氧化物类等。
其中,硫醇类硫化体系是最常用的,其可以提供良好的交联效果,使得硫化胶具有较高的硫化程度。
而硫代硫酸酯类和过氧化物类则能够提供更高的硫化速率,但硫化程度较低。
其次,不同硫化体系对硫化胶的力学性能有着不同程度的影响。
力学性能是硫化胶在外力作用下的变形和破坏行为的综合指标。
不同硫化体系对硫化胶的硫化结构和交联链的数量有着直接的关系,从而影响了硫化胶的力学性能。
硫醇类硫化体系可以形成较好的交联网络结构,具有较高的拉伸强度和断裂伸长率。
硫代硫酸酯类和过氧化物类硫化体系则由于交联链的数量较少,硫化胶的力学性能相对较低。
此外,不同硫化体系对硫化胶的抗老化性能和耐热性能也有着不同的影响。
抗老化性能是硫化胶在长期使用过程中抵抗氧化、紫外线等外界因素的能力。
耐热性能是硫化胶在高温条件下仍能保持良好性能的能力。
硫醇类硫化体系硫化胶的抗老化性能和耐热性能较好,可以长期保持良好的性能。
而硫代硫酸酯类和过氧化物类硫化体系硫化胶的抗老化性能和耐热性能相对较差。
综上所述,不同硫化体系对溴化丁基胶硫化胶性能有着直接的影响。
硫化程度、力学性能、抗老化性能和耐热性能是硫化胶的重要性能指标,不同硫化体系会对这些性能指标产生不同程度的影响。
因此,在实际生产中需根据具体的应用要求选择合适的硫化体系,以获得最佳的硫化胶性能。
橡胶硫化原理

橡胶硫化原理
橡胶硫化是一种将天然橡胶或合成橡胶转化为具有较好弹性和耐磨性的过程。
它的原理是通过将硫元素添加到橡胶分子链中,从而形成交叉链结构。
硫化剂通常是硫或含有硫的化合物,如硫醇、硫含量较高的化合物和多硫化物。
在硫化过程中,硫与橡胶中的双键发生反应,使橡胶链之间形成交联。
这种交联结构能够增强橡胶的强度、耐磨性和耐老化性。
硫化反应需要在适当的温度和压力下进行。
通常,使用硫化机或硫化炉将橡胶制品置于高温和压力下进行硫化。
在硫化过程中,硫与橡胶中的双键发生加成反应,形成硫醇中间体,然后再与其他硫醇或橡胶分子链发生反应,形成交链结构。
交联结构的形成使橡胶变得坚固耐用。
交联结构可以限制橡胶分子链的自由运动,从而提高橡胶的强度和弹性。
另外,交联还能够使橡胶对温度、化学品和老化等外界环境的变化具有更好的耐性。
橡胶硫化是橡胶工业中一项重要的工艺,它使橡胶制品具有更广泛的应用。
硫化过程中的交联结构为橡胶制品提供了优良的性能,使其能够在汽车、轮胎、皮革制品、密封件和电气绝缘材料等领域发挥重要作用。
硫化反应对金属腐蚀机理的影响研究

硫化反应对金属腐蚀机理的影响研究金属腐蚀是一种普遍存在的现象,它对金属材料的性能和使用寿命产生了很大的影响。
硫化反应是金属腐蚀的一个重要机理之一,它在不同条件下对金属腐蚀产生了不同的影响。
本文将从硫化反应的基本原理、影响因素和腐蚀机理三个方面来探讨硫化反应对金属腐蚀机理的影响。
首先,了解硫化反应的基本原理是理解硫化反应对金属腐蚀机理的影响的基础。
硫化反应是一种化学反应,其反应物为金属和硫化物,反应生成物为金属硫化物。
在反应中,硫化物中的硫离子与金属表面发生反应,形成金属硫化物覆盖层。
这个覆盖层起到了一定的保护作用,减缓了金属的进一步腐蚀。
但是,当金属表面的硫化物浓度过高时,硫化反应会加速金属的腐蚀过程。
其次,硫化反应对金属腐蚀机理的影响受到多种因素的制约。
首先,金属的种类会影响硫化反应的进行和产物的生成。
不同金属的硫化反应速率和生成物性质不同,导致其对金属腐蚀机理的影响也有所区别。
其次,硫化物的性质和浓度也会对硫化反应和金属腐蚀产生影响。
硫化物的浓度高会加速硫化反应的进行,形成较厚的金属硫化物覆盖层,从而减缓金属腐蚀的速度。
最后,反应环境的条件也会对硫化反应和金属腐蚀造成影响。
例如,温度、湿度和气氛中其他成分的存在都会影响硫化反应的速率和产物的生成,进而影响金属腐蚀的机理。
最后,硫化反应对金属腐蚀机理的影响是复杂的。
硫化反应可以在一定程度上防止金属的进一步腐蚀,形成一层保护膜。
这种保护膜可以减缓金属腐蚀的速率,延长金属材料的使用寿命。
但是,当硫化物的浓度超过一定限度时,硫化反应反而会加速金属的腐蚀过程,使金属材料迅速损失其性能和寿命。
另外,硫化反应还会导致金属材料的脆性增加,从而降低其强度和韧性。
综上所述,硫化反应对金属腐蚀机理有着重要的影响。
它能够在一定程度上减缓金属的腐蚀速率,延长金属材料的使用寿命。
但是,硫化反应的影响受到多种因素的制约,不同的金属、硫化物和环境条件都会对其产生不同的影响。
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7.1硫化对结构与性能的影响在橡胶制品生产过程中,硫化是最后一道加工工序。
在这道工序中,橡胶经过一系列复杂的化学反应,由线型结构变成体型结构,失去了混炼胶的可塑性具有了交联橡胶的高弹性,进而获得优良的物理机械性能、耐热性、耐溶剂性及耐腐蚀性能提高橡胶制品的使用价值和应用范围硫化前:线性结构,分子间以范德华力相互作用性能:可塑性大,伸长率高,具有可溶性硫化时:分子被引发,发生化学交连反应硫化后:网状结构,分子间以已化学键结合结构:(1)化学键。
(2)交联键的位置;(3)交联程度(4)交联性能: 1)力学性能(定伸强度.硬度.拉伸强度. 伸长率.弹性)2)物理性能 3)化学稳定性硫化后橡胶的性能变化:以天然橡胶为例,随硫化程度的提高1) 力学性能的变化(弹性. 扯断强度. 定伸强度. 撕裂强度. 硬度)提高(伸长率. 压缩永久变形. 疲劳生热)降低2)物理性能的变化透气率、透水率降低 不能溶解,只能溶胀 耐热性提高2) 化学稳定性的变化化学稳定性提高原因 a. 交联反应使化学活性很高的基团或原子不复存在,使老化反应难以进行b . 网状结构阻碍了低分子的扩散,导致橡胶自由基难以扩散7.2 硫化历程在硫化过程中,各种性能均会随硫化的进程而发生变化,这种变化曲线能够反映胶料的硫化历程,故称为硫化历程图。
下图为用硫化仪测出的硫化历程曲线。
该曲线反映胶料在一定硫化温度下,转子的转矩随硫化时间的变化。
A焦烧阶段;B.热硫化阶段;C.平坦硫化阶段;D.过硫化阶段A1.操作焦烧时间;A2.剩余焦烧时间1. 焦烧阶段(焦烧期-硫化起步阶段,硫化诱导期)1) 图中的 ab段称为胶料的焦烧阶段,此时交联尚未开始,胶料在模腔内具有良好的流动性,也称为硫化诱导阶段。
胶料焦烧时间的长短决定胶料的焦烧性能和操作安全性。
胶料焦烧时间受胶料中硫化促进剂和胶料本身的热历史的影响较大2) 焦烧时间既包括橡胶在加工过程中由于热积累消耗掉的焦烧时间A1,称为操作焦烧时间;也包括胶料在模腔中保持流动性的时间A2,称为剩余焦烧时间硫化起步——硫化时,胶料开始变硬而后不能进行热塑 性流动的那一点时间(焦烧)。
焦烧期的长短:决定了胶料的焦烧性及操作安全性。
取决于方,特别是促进剂。
可用迟效性促进剂:CZ焦烧时间的起点:实际上是从混炼时加入硫磺的那一时刻开始焦烧阶段的终点胶料开始发硬并丧失流动性操作焦烧时间——混炼,停放,成型残余焦烧时间——进入模具后加热开始到开始 硫化这段时间若:操作焦烧时间 > 焦烧时间,就发生焦烧防止焦烧:A 具有较长的焦烧时间:配方B 混炼、停放要低温,成型时要迅速,即减少操作焦烧时间2. 热硫化阶段(欠硫期-预硫阶段)1)热硫化阶段即图中的bc段,在该阶段橡胶的交联以一定的速度开始进行。
诱导期后,开始交联,至正硫化。
2)热硫化的速度和时间取决与胶料的配方和硫化的温度。
3)在此阶段,交联度低,即使在此阶段的后期,性能(主要是拉伸强度、弹性等)尚未达到预期的要求4)但其抗撕性、耐磨性,则优于正硫化胶料,若要求这些性能时制品可以轻微欠硫。
3. 硫化平坦阶段(正硫期-正硫化阶段)硫化平坦阶段即图中的cd段, 此时交联反应已趋于完成,反应速度已较为缓和。
硫化胶的综合物理机械性能已达到或接近最佳值。
正硫化:在平坦硫化阶段,橡胶制品的综合物理机械性能达到最佳值,这种硫化状态称为正硫化,也称最宜硫化。
正硫化前期成为欠硫;正硫化后期则成为过硫,欠硫或过硫,橡胶的物理机械性能均较差。
正硫化时间:正硫化时间是指达到正硫化状态所需的最短时间,也称为“正硫化点”。
工艺正硫化时间:在实际操作中,往往是从制品的某些主要性能指标进行选择,从而确定正硫化时间,与理论上的综合物理性能有所区别,具有工艺上的概念。
因此,将通过这种确定的正硫化时间称为工艺正硫化时间。
一般橡胶制品的“工艺正硫化时间’ 应取其胶料的应力、应变最高值稍前一点制品达到适当的交联度的阶段,此时各项力学性能均达到或接近最佳值,其综合性能最好。
正硫化是一个阶段——各项性能基本上保持恒定或变化很少,也称硫化平坦期。
硫化平坦期的宽窄取决于:配方、温度等。
正硫化时间的选取:拉伸强度达到最高值略前的时间.主要是考虑“后硫化”。
4. 过硫阶段(过硫期)d 以后的部分为过硫化阶段。
在这一阶段中,不同的橡胶表现的情况不同:天然橡胶由于氧化断链反应程度较机械性能下降;而大部分的合成橡胶,如SBR、NBR由于热交联和热氧化两种作用程度接近,因此,物理机械性能变化甚小或基本保持恒定。
1)正硫化后,继续硫化进入过硫化。
进入过硫化后:性能下降 : 硫化返原(断链多于交联,NR、IIR)性能恒定甚至上升 : 非返原(交联占优、环化)2)交联和氧化断链两种反应贯穿于橡胶硫化过程的始终。
只是在硫化过程的不同阶段两种反应优势不同。
3)进入过硫的早晚,即硫化平坦期的宽窄,主要取决于 两个方面:1)配方(如TMTD);2)温度7.3 正硫化及其测定方法(一)正硫化及正硫化时间1.正硫化:橡胶制品性能达到最佳值时的硫化状态。
2.正硫化时间:达到正硫化状态所需要的时间。
3.欠硫:处于正硫化前期,或者说硫化最佳状态之前的状态4.过硫:处于正硫化后期,或者说硫化最佳状态之后的状态(二)正硫化时间的测定方法1.物理—化学法(1)游离硫测定法(理论正硫化时间)(2)溶胀法(理论正硫化时间)2.物理机械性能测定法(1)300%定伸应力法(理论正硫化时间)(2)拉伸强度法(工艺正硫化时间)(3)压缩永久变形法(理论正硫化时间)(4)综合取值法3.专用仪器法用于测定橡胶硫化特性的测试仪器有各类硫化仪和门尼粘度计(1) 硫化仪法(2) 门尼粘度仪门尼焦烧时间t5:随硫化时间增加,胶料门尼值下降到最低点开始上升,一般由最低点上升至5个门尼值的时间称为门尼焦时间硫化特性曲线 : 初始粘度、最低粘度、焦烧时间、硫化速度.正硫化时间、活化能。
测定原理:胶料的剪切模量与交联密度成正比。
G = D · R · T 胶料剪切模量 交联密度 气体常数度门尼硫化时间t35:由最低点上升至35个门尼值所需硫化时间称为门尼硫化时间正硫化时间= t5+10(t35- t5)门尼硫化速度(Δt30):Δt30= t35-t5膨胀法是公认的测定正硫化时间的标准方法,所测得的正硫化时间为理论正硫化时间。
物理机械性能测定法和硫化仪法所测定的结果均为工艺正硫化时间1) 对硫化曲线常用平行线法进行解析,就是通过硫化曲线最小转矩和最大转矩值,分别引平行于时间轴的直线,该两条平行线与时间轴距离分别为ML和MH,即 ML—最小转矩值,反映未硫化胶在一定温度下的流动性;2) MH—最大转矩值,反映硫化胶最大交联度;焦烧时间和正硫化时间分别以达到一定转矩所对应的时间表示:3) 焦烧时间ts1—从实验开始到曲线由最低转矩上升1kg·cm所对应的时间4) 起始硫化时间tc10:转矩达到ML+10%(MH—ML)时所对应的硫化时间5) 正硫化时间tc90—转矩达到ML+90%(MH—ML)时所对应的硫化时间6) 通常还以硫化速度指数VC=100/(tc90—tsx)。
7.4 硫化条件的选取及确定一、硫化压力1)橡胶制品硫化时都需要施加压力,其目的是:a.防止胶料产生气泡,提高胶料的致密性;b.使胶料流动,充满模具,以制得花纹清晰的制品c.提高制品中各层(胶层与布层或金属层、布层与布层)之间的粘着力,改善硫化胶的物理性能(如耐屈挠性能)。
2)一般来说,硫化压力的选取应根据产品类型、配方、可塑性等因素决定。
3)原则上应遵循以下规律:可塑性大,压力宜小些;产品厚、层数多、结构复杂压力宜大些;薄制品压宜小些,甚至可用常压硫化加压的方式有以下几种:(1) 液压泵通过平板硫化机把压力传递给模具,再由模具传递给胶料(2) 由硫化介质(如蒸汽)直接加压(3) 由压缩空气加压(4) 由注射机注射二、硫化温度和硫化时间硫化温度是硫化反应的最基本条件。
硫化温度的高低,可直接影响硫化速度、产品质量和企业的经济效益硫化温度高,硫化速度快,生产效率高;反之生产效率低提高硫化温度会导致以下问题;(1) 引起橡胶分子链裂解和硫化返原,导致胶料力学性能下降(2) 使橡胶制品中的纺织物强度降低(3) 导致胶料焦烧时间缩短,减少了充模时间,造成制品局部缺胶(4) 由于厚制品会增加制品的内外温差,导致硫化不均硫化温度的选取应综合考虑橡胶的种类、硫化体系及制品结构等因素各种橡胶的最宜硫化温度一般是:NR<143℃;SBR<180℃;IR、BR、CR<151℃;IIR<170℃;NBR<180℃1.等效硫化时间的计算1.通过范特霍夫方程计算等效硫化时间根据范特霍夫方程,硫化温度和硫化时间的系可用下式表示:τ1/τ2=k式中 τ1—温度为t1的正硫化时间,minτ2—温度为t2的正硫化时间,minK—硫化温度系数例:已知某一胶料在140℃时的正硫化时间是20min,利用范特霍夫方程可计算出130℃和150℃时的等效硫化时间130℃的等效硫化时间为40min;150℃的等效硫化时间为10min2.硫化效应的计算(1)硫化效应的计算硫化效应等于硫化强度和硫化时间的乘积,即:E=I·t式中 E—硫化效应;I—硫化强度;t—硫化时间硫化强度是胶料在一定温度下单位时间内所达到的硫化程度, 它与硫化温度系数和硫化温度有关I=K(T-100)/10式中 K—硫化温度系数(由实验测定,或一般取K=2) T—硫化温度在实际计算中,由于每一种胶料硫化时,在硫化曲线上都有一段平坦范围,因此在改变硫化条件时,一般只要把改变后的硫化效应控制在原来的硫化条件的最小和最大硫化效应的范围内,制品的物理机械性能就可相近。
设原来的最大硫化效应为E大,最小硫化效应为E小,改变后的硫化效应为E,则要求:E小<E<E大例如;测得某一制品胶料的正硫化时间为130×20min,平坦硫化范围为20~120min,其最大和最小的硫化效应为:E小=2(130-100)/10·20=160 E大=2(130-100)/10·120=960因此,要求该制品在改变硫化条件后的硫化效应E必须满足下列条件:160<E<960(二)硫化热效应及热平衡1.硫化热效应硫化过程中,生胶与硫黄之间的化学反应是一个放热反应过程。
实验证明,生成热随结合硫黄的增加而增高。
在硫化开始阶段,因硫黄的熔融需要吸收热量,会出现温度降低的现象。
2.硫化热平衡硫化可看成是热交换过程,在供热方面有来自加热介质升温时的热量及胶料的反应生成热;在耗热方面,有胶料的吸热. 设备的散热及冷凝水的吸热等.6 硫化方法橡胶制品多种多样,硫化方法也很多,可按使用设备的种类、加热介质的种类、硫化工艺方法等来分类。