关于橡胶硫化工艺的 25 个问题 (一）

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1、什么叫硫化，硫化工艺在橡胶制品生产中有何意义？

把具有塑性的胶料转变为弹性的硫化胶的过程，这在工艺上称为硫化。“硫化”一词是由古得易于1839年创立的，当时是指硫黄与橡胶共热的相互作用过程。后来发现除硫黄外，尚有许多化学药品也能使橡胶产生“硫化”作用。橡胶硫化过程的实质是：橡胶分子链在化学的或物理的因素作用下产生化学交联作用，变成空间网状结构。因此，现在硫化一词是指包括硫黄在内的许多化学药品与橡胶产生交联作用的过程。

硫化是橡胶制品制造工艺的最后一个工序，在这工序中，橡胶经历着一系列复杂的化学变化，使塑性的橡胶变为弹性的或硬质的橡胶，从而获得更完善的物理机械性能和化学性能。使橡胶材料成为更有价值的材料。产品的质量和使用寿命，在很大程度上取决于硫化过程。因此硫化工艺对橡胶及其制品制造和应用都具有十分重要的意义。

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2、硫化反应过程分为哪几个阶段？

硫化过程是一种复杂的化学反应过程，其中包含着橡胶分子与硫化剂及其它配合剂之间的一系列化学反应。以及在形成见网状结构时伴随产生的各种副反应。在诸多的反应中，以橡胶分子与硫化剂之间的反应为主，它是生成交联链的基本反应，而其它的反应则次之。

硫化反应过程大体上可分交三个阶段：第一阶段为诱导阶段，在这阶段中，首先是硫化剂分子和促进剂之前反应成一种活性更大的中间化合物，然后进一步引发橡胶分子链，产生可交联的游离基。第二阶段为交联反应阶段，即可交联的游离基与橡胶分子链之前产生连锁反应，生成交联键。第三阶段为网构成熟阶段，在这阶段中的前半阶段中交联反应已趋于完成，已形成的交联键开始发生重排和裂解等反应，出现交联与裂解的两种过程，在这阶段的后半段，交联反应已基本停止，随之而发生的主要是交联键重排和热裂解等的反应，最后即得到硫化胶。

3、橡胶硫化后其性能为何会发生变化？是怎样变化的？

物质的性质决定于物质的结构。未硫化橡胶的线型大分子呈卷曲状并处于自由运动状态，当受外力作用时，大分子链段易发生位移，即存在较大的塑性流动，硫化后，柔软的长链橡胶分子通过交联变成空间网状结构，因而大分子链的相对运动受到一定限制。在外力作用下，不易发生较大位移，而产生较高的应力和定伸强度，物理机械性能和化学性能获得了改善。橡胶在硫化后性能变化综合如下：

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4、橡胶的硫化历程分为哪个阶段？各阶段具有何意义？

在硫化过程中，橡胶的各种性能都随硫化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。这种曲线图可以显示胶料的整个硫化历程，故称为硫化历程图。

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橡胶的性能随硫化时间的增加而变化，橡胶的硫化历程可分为四个阶段：焦烧阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段，过硫阶段。

焦烧阶段相当于硫化反应中的诱导期，又称焦烧时间，即胶料从混炼开始加入硫化剂之后一直到停止了塑性流动这一段时间。在这段时间内，交联尚未开始，胶料具有流动性，可进行各种加工和硫化胶料在模型内进行流动充满模型。热硫化阶段是硫化反应中交联反应阶段，橡胶逐渐生成网构，于是橡胶的弹性和强度急剧上升。这个阶段常作为硫化反应速度的标志。平坦硫化阶段中制品的硫化已达到适当的交联度——正硫化。在这段时间里，硫化胶的各项物理机械性能分别达到或接近最佳点或取得最佳综合平衡，所以作为选取正硫化时间的范围。过硫阶段中交联键发生重排作用，以及交联键和链段热裂解反应。因此胶料的扯断强度显著下降，（对天然胶）又称硫化“返原”现象。返原的快慢，决定了硫化平坦线的宽和窄，但对丁苯橡胶，顺丁橡胶等合成胶，过硫反决定伸强度力不断升高，对物理机械性能产生不利影响。

5、什么叫焦烧性，胶料的焦烧性与哪些因素有关？

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所谓胶料焦烧现象，实际上是胶料在加工和停放过程中，橡胶过早发生交联的早期硫化现象，因此，胶料的焦烧性表现为焦烧时间的长短，即硫化（交联）起点的快慢。

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胶料的焦烧性主要是由胶料配方所决定的，其中主要是受促剂的影响。如果胶料所用硫化体系的交联诱导期短（焦烧时间短），则胶料在加工过程中因加工温度较高，或停留时间较长，而在加工过程局部或全部开始交联，使胶料局部或全部丧失加工过程所必要的塑性流动性能，因此出现焦烧现象。

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胶料在操作过程的热历史也是引起焦烧现象的一个重要因素。橡胶与硫化剂，促进剂及其它配合混合后，就开始了它的受热历史。热历史是一个过程的全称，是指混炼胶到达某一时间为止的受热累积量。混炼胶在混炼停放，热炼、压延、压出、打浆、成型及硫化前的操作中，都受到热的作用、使热历史不断增加，由于橡胶具有热积累的特性，所以胶料的实际焦烧时间包括操作焦烧时间和剩余焦烧时间两部分。操作焦烧时间是橡胶加工过程中由于热积累效应所消耗掉的焦烧时间，它取决于加工程度，如胶料的翻炼次数，热炼程度及压延、压出等。剩余焦烧时间是指胶料在模型加热时保持流动性的时间。在操作焦烧时间和剩余焦烧时间之间没有固定的界限。它随胶料操作和存放不同而变化。如果一个胶料经历的加工次数越多，它占去的焦烧时间就越多。则剩余焦烧时间越少，距离焦烧起点（交联开始）则越来越近。胶料就会失去加工过程中和在模型中所必要的流动性而产生焦烧现象。