邹明奎，丁中华台卡制作
（贵州航天精工制造有限公司，贵州 遵义 563000）
摘要：本文浅析了橡胶配方常用硫化体系设计及对胶料性能影响，常用硫化体系包含硫磺硫化体系、含硫化合物硫化体系和有机过氧化物硫化体系三种，对橡胶配方常用硫化体系设计具有一定的实践指导意义。视力保护器
关键词：橡胶；硫化体系；硫磺硫化体系；含硫化合物硫化体系；有机过氧化物硫化体系
橡胶在通用橡胶中耐石油基油类最佳，具有较宽的温度使用范围，价格较低，工业应用经济实惠，因此橡胶在工业应用中仍大量采用。橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合而制得。根据丙烯腈含量，一般国产橡胶分为三个品种，即-18（NBR1704）、-26(NBR 2707)、-40（NBR3604）。橡胶具有极好的耐石油基油类，较好耐磨性、耐热性及耐气密性，综合性能好，在工业橡胶制品中使用较广。橡胶的耐油性仅次于聚硫橡胶和氟橡胶，耐热性优于丁苯橡胶、氯丁橡胶，气密性仅次于丁基橡胶，经过适当的配方设计，可满足-60℃-120℃下长期工作。橡胶的性能随丙烯腈含量的变化而有差异，随着丙烯腈含量增加，拉伸强度、耐热性、耐油性、气密性、邵氏A型硬
度提高，但是弹性、耐寒性降低。橡胶缺点是耐低温性一般，耐臭氧性差，耐天候老化一般，电性能不好不宜作绝缘制品；不耐芳烃及其衍生物、卤代烃、酮及酯类溶剂。
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橡胶配方组成主要含六个部分：主体橡胶生胶、硫化体系、补强填充体系、软化增塑体系、防老体系、其他体系（如着剂、防霉剂等），其中硫化体系和补强填充体系是对性能起主要作用的组份。本文仅对硫化体系的配合组成及其对橡胶胶料性能的影响作分析。橡胶工业化应用常用的硫化体系为三类：即硫磺硫化、含硫化合物硫化、过氧化物硫化。硫磺硫化体系橡胶分子以多硫键交联为主，含硫化合物硫化以单硫键交联为主，有机过氧化物硫化以碳碳键交联为主，性能差异均由于其硫化交联键结构的不同所致。其他如树脂硫化及金属氧化物硫化等仅限于特殊情况采用，一般很少使用。硫磺硫化体系具有较好综合性能，缺点是耐油性和压缩永久变形一般；含硫化合物硫化也称硫载体硫化，提高了硫化胶的耐热性、压缩永久变形及耐热撕裂性；过氧化物硫化在耐热、耐热油及耐寒性都得到较大改善，其中耐热性、耐寒性及压缩永久变形均优于含硫化合物硫化。
电弧发生器1 硫磺硫化体系
硫磺硫化体系是橡胶应用最广泛的硫化体系，从应用来讲分成两种情况，即常硫硫化和低硫硫化。橡胶硫化用硫磺纯度不得低于99.5%，灰分不得高于0.5%，因酸能迟延硫化，故硫磺中不得含酸性杂质。低硫硫化在耐热性和压缩永久变形方面优于常硫硫化，现在低硫硫化已普遍使用，其制品在各类机械配套中广泛应用。
硫磺的用量及其与硫化促进剂的配比组合对硫化胶性能影响较大。配方中其他原材料不变，硫磺作为硫化剂有一个最宜量。当硫磺用量未达到最宜用量时，硫磺用量增加，硫化度也随之上升。超过最宜用量时，硫磺用量增加时，硬度虽能继续提高，而综合机械性能将受损害，过剩硫磺能产生过交联，拉伸强度、扯断伸长率、回弹率降低，压缩永久变形变差，老化性能大幅下降。硫磺最宜量取决于硫化促进剂和硫化活性剂以及硫化迟延剂的类型和用量，换言之未达到最佳的硫化交联效率，在一定的硫磺用量下，可调整硫化促进剂和硫化活性剂以及硫化迟延剂等达到较佳的硫化交联效率。在实际配方应用中常通过配方设计对比试验验证来调整配方中硫化体系的组成比例，以获得硫磺与硫化促进剂和硫化活性剂以及硫化迟延剂的适合比例下的最佳综合物理机械性能。
常硫硫化体系，硫磺使用量1.0-2.5份，硫化促进剂用量可略多于普通天然橡胶，常用量1-3.5份，一般促进剂按两种或以上进行并用，形成有较长的适合的焦烧时间的硫化体系，硫化胶交联结构为多硫键。橡胶软质硫化胶硫磺用量最宜用量为2份左右，丙烯腈含量越高，其丁二烯相对含量就低，减少了分子链的不饱和度，故所需硫磺用量酌减，如18硫磺用量2-2.5份，26硫磺用量1.5-2.0份左右，40硫磺用量1.0-1.5份，这样具有较好的综合性能。
低硫硫化配合可提高硫化胶耐热性和降低压缩永久变形，改善焦烧时间，因此橡胶常采用低硫高促硫化体系，硫磺用量0.2-0.5份，在低硫配合中，应适当提高硫化促进剂的用量，形成以单硫键交联为主的交联结构。低硫硫化配合体系有较长的硫化焦烧时间，很适宜于高温快速硫化作业，提高产品
劳动生产效率。
橡胶使用的促进剂主要有秋兰姆类、噻唑类和次磺酰胺类，其中噻唑类和次磺酰胺类促进剂的硫化胶性能较好，特别是压缩永久变形良好，而且加工安全，故应用普遍。此外胺类和胍类促进剂仅作为副促进剂使用。硫磺与不同促进剂并用具有不同的性能，其并用组合及用量需要配方设计试验验证。
在密封类产品配方设计中，为减小压缩永久变形，采用少量硫磺与秋兰姆并用是极其有效的。在工作中曾按此设计理念做过橡胶密封件配方设计并批产应用，硫化体系为硫磺0.5份、促进剂TMTD(二硫化四甲基秋兰姆)2份、促进剂CZ 1份、促进剂ZDC 0.2份，快速硫化，使用效果很好，橡胶产品性能与生产效率达到很好平衡和双赢。硫化条件170℃×3分钟，压缩永久变形27.7%（100℃×22h，B法头子，压缩率25%。）。硫化活性剂常用氧化锌和硬脂酸，氧化锌用量一般3-5份，硬脂酸用量一般0.5-1.5份。
高瓦纸2 含硫化合物硫化体系
含硫化合物硫化体系在硫化温度下能释放出硫原子而形成硫化交联键的一类化合物。该类硫化剂一般硫化速度较慢，如秋兰姆类和二硫代啉等，其用量2-3.5份，不使用硫磺，称为有效硫化体系，交联结构为单硫键，具有良好的耐热性和低压缩永久变形，多用于耐热密封制品。秋兰姆类硫化剂易喷
砭石祛斑泥霜，其用量应控制或采用2种以上并用解决。常用噻唑类或次磺酰胺类作硫化促进剂，以加快硫化速度。硫化活性剂仍采用氧化锌和硬脂酸，用法用量同硫磺硫化体系。含硫化合物硫化时，硫原子的释放只在较高的温度下进行，胶料焦烧温度高，操作安全性好，胶料也适合高温硫化作业，但硫化时间较长，生产效率较低，常用于特殊要求性能产品的应用。
3 有机过氧化物硫化体系
橡胶用的过氧化物硫化体系为有机过氧化物，常用的为过氧化二异丙苯（DCP），适当配合氧化锌和硬脂酸作硫化活性剂，硫化胶交联结构为碳碳键。酸性配合剂会造成有机过氧化物分解，因此配方中其他组分的选择应避免使用酸性配合剂。过氧化二异丙苯用量一般为1.5-2.0份，丙烯腈含量高则用量酌减。有机过氧化物硫化的胶料其特点是压缩永久变形优异，耐热老化及耐寒性能好，均优于其他体系，不易喷霜，但由于硫化时间较长，在一般制品中不采用，最适宜用于要求较高的动静密封件中。缺点是热撕裂强度不好，加入少量硫磺可改善热撕裂性能。用过氧化二异丙苯作硫化剂时一般用氧化锌3-5份活化，硬脂酸可不用，若用有助于配合剂分散，用量0.5-2份。在工作实践中曾采用DCP2份、氧化锌3份、硬脂酸0.5份作硫化体系，配入提高热撕裂性及内减摩特性的补强填充体系高耐磨炭黑、沉淀白炭黑、石墨及乙烯基硅油等，以此设计某型机械高速活动密封皮碗胶料配方（撕裂强度52.2KN/m；压缩永久变形62.1%，试验条件150℃×22h，热空气，B法，压缩率15%），通过试验验证及批产使用，效果良好。有机过氧化物硫化也适宜高温硫化，但热撕裂性能差，硫化出模时要
注意避免产品撕坏。
橡胶配方设计在通用耐油橡胶中是变化最大的，根据产品应用环境情况可进行不同配方设计并达到使用要求，虽然硫化体系在决定胶料性能上起到重要作用，但也要充分考虑产品整体使用环境，综合考虑，以设计配方组成的其他组份，并通过科学的设计方法和试验验证来确定完整的生产配方，以达到性能优异、工艺可行、成本低廉的最佳配方组合。故在平时的技术工作中要不断摸索和总结实际经验，不断学习吸收橡胶行业新材料新技术成果，才能设计出理想的配方并应用于橡胶制品生产和配套使用。
参考文献：
[l]郭建维.高性能氢化橡胶的研究与进展[J].化工进展,2001(8): 31-34．
[2]李振环，李妍，法锡涵，等.氢化橡胶性能及其在机械密封中的应用[J].流体机械,2003(9):1-4．
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