橡胶的硫化及成型加工

橡胶的硫化及成型加工
一、天然胶 合成胶
橡胶:天然橡胶 合成橡胶(通用合成橡胶、特种合成橡胶)
单纯的天然橡胶或合成橡胶(称为生橡胶或生胶),做成的制品性能很差,用途也有限,必须在橡胶中加入各种助剂,在经过加工成型和硫化过程,才能得到性能优良,一定形状和规格是我橡胶制品。
二、硫化的涵义
橡胶分子间的作用力较小,在室温下受到较大的外力拉伸时为产生很大的应变,是分子链间发生相对位移,产生永久变形,即存在有塑性流动。为了防止这种形变,常常利用“硫化过程”,是大分子之间相互交联以阻止其流动。
“硫化过程”简称“硫化”,踏实具有高弹性的线型高聚物转变成交联网状结构的高聚物。硫化中采用的硫磺成为硫化剂。硫化前的橡胶称为生橡胶或生胶,硫化后成为硫化橡胶或熟橡胶(
俗称橡皮)。硫化前后,由于橡胶大分子结构的改变使它的性能发生很大的变化(见表1)
                  表1 生胶硫化前后性能的变化趋势
二次密封
性能
生胶
硫化胶
性能
生胶
硫化胶
拉伸强度
热可塑性
回弹性
硬度
伸长率
溶胀程度
密度
透气性
热稳定性
硫化剂消声室制作
硫化剂是一类使橡胶有线型长链分子转变为网状大分子的物质。
除了采用硫磺外,天然橡胶还可以用其他有机化合物使之“硫化”交联,如有机过氧化合物、亚硝基化合物、双偶氮脂及酚醛树脂等,也可用高能辐射方法使之交
硫化,又称为热硫化,是橡胶制品生产中最后一个历程。混炼胶经压制所得具有一定形状的半成品,在特定的温度和压力下反应一段时间(称为硫化时间),胶料中的生胶和配合剂等会发生一系列的化学反应你,是原处于塑性状态的橡胶转变成一定形状的弹性橡胶制品。为了获得性能良好的制品,必须正确配合好硫化剂及其他配合剂的种类和用量,控制与确定最适宜的硫化温度,压力和时间。
硫化历程
橡胶硫化过程:
完整的硫化体系主要有硫化剂、活化剂、促进剂组成。硫化反应可分为三个阶段
诱导阶段:先是硫磺、促进剂、活化剂的相互作用,是氧化锌在胶料中溶解度增加,活化促进剂,是促进剂与硫磺之间反应生成一种活性更大的中间产物。
对应硫化曲线→焦烧阶段:操作焦烧时间、剩余焦烧时间。它的长短关系到生产加工安全性,决定于胶料配方成分,主要受促进剂的影响。
硫芴操作焦烧时间:橡胶加工过程中由于热积累效应所消耗掉的焦烧时间。
剩余焦烧时间:胶料在模型中加热保持流动性的时间。
交联阶段: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
对应硫化曲线→热硫化阶段:时间长短决定于温度和胶料配方。温度越高,促进剂用量越多,硫化速度也越快。
曲线的斜率大小代表硫化反应速度,斜率越大,硫化反应速率越快,生产效率越高。
网络形成阶段:此阶段的前期,交联反应已趋形成,初始阶段的交联键发生短化、重排和裂解反应,最后网络趋于稳定,获得网络相对稳定的硫化胶。
对应硫化曲线→平坦硫化阶段:网络形成的前期,交联反应已基本完成,继而发生交联键的重排、裂解等反应,胶料强力曲线出现平坦期,平坦硫化时间取决于胶料配方。
过硫化阶段:网络形成的后期,存在着交联的重排,由于此时主要是交联键及键段的热裂解反应,因此胶料的弹力性能显著下降
橡胶的多种性能都随着硫化时间变化而产生连续变化。如果把橡胶硫化过程中的某一项性
能的变化与硫化时间作曲线图,可以得到硫化历程图。
橡胶历程图基本呈卧S形,刚开始胶料的温度较低,因而胶料的黏度较大,随着胶料不断加热温度上升,胶料的黏度下降,经过一定时间后胶料开始硫化交联,胶料黏度(强度)不断上升,达到最大值是进入硫化动态平衡,此时强度维持基本不变,最后橡胶开始裂解(或结构化),强度下降。整个橡胶历程图按各过程的实质分为焦烧阶段(期)、热硫化阶段(期)、平坦阶段(期)、过硫化阶段(期)四个阶段(期)。      图
硫化工艺条件
硫化三要素:硫化的压力、温度、时间
温度:橡胶的硫化反应依赖于温度,随着温度升高,硫化反应速度加快,生产效率高,易于生成较多的低硫交联键。反之,硫化温度低,硫化速度慢,生产效率低,易于生成较多的多硫交联键。显然,要获得高的生产效率,应尽可能采用较多的硫化温度,而硫化温度的高低决定于胶料配方中的橡胶品种和硫化体系,也与产品的形状、大小。厚薄等因素和本厂的工艺条件有关。
弯曲刚度过高的温度会引起橡胶分子链的裂解和发生硫化返原现象(尤其是天然橡胶),是性能下降且工艺控制困难。
选择适当的硫化温度,对保障产品质量和提高硫化效率,有十分重要的意义
压力:常压与高压
常压硫化适于胶布等薄壁制品,而模压制品需要较高的压力。这是因为在硫化过程中,胶料中的一些挥发分(如原材料中的水分,半成品加工过程中混入的加工助剂如汽油等)在高温下释放出来,一些多层制品层间夹带的空气也会跑出去,对制品会产生不良的影响。所有,硫化时,硫化时必须施加高的压力,使挥发分和空气从模型排气孔排出。此外,在压力条件下,胶料对气体的溶解度增大,也减小了微观气泡的产生。
轮胎标签硫化加压的方式:液压泵通过平板硫化机把压力传递给模型,再由模型传递给胶料的平板加压;由硫化介质直接加压,如蒸气加压:以压缩空气加压,即热空气加压;由个体硫化机加压及注压机注压等。
硫化压力的作用:1 防止制品在硫化过程中产生气泡,提高胶料的致密性
2是胶料易于流动和充满模腔
3提高胶料的致密性和提高胶料与骨架材料的密着性
4有助于硫化胶物理机械性能的提高
硫化时间
在一定的硫化温度和压力的作用下,只有经过一定的硫化时间才能达到符合设计要求的硫化程度。
硫化时间的一般确定方法
通常,橡胶制品的硫化时间应在胶料达到正硫化的范围内,根据制品的性能要求进行选取,并且还要根据制品的厚度和布层骨架等的进行调整。期确定程序如下:
1根据半成品的正硫化时间 按物理机械性能法或硫化仪法确定半成品(试片)胶料的正硫化时间。
2确定成品硫化时间 根据试片的正硫化时间确定成品硫化时间
缩短硫化时间、提高硫化效率的途径主要有以下两个。
1提高硫化温度
2调整配方
第二章 硫化介质和硫化工艺方法
2.1硫化介质:橡胶硫化多数情况下是在加热的条件下进行的,除了用电加热板传导模具在加热胶料外,对胶料加热还需要一种能传递热能的介质,这种介质称称~
具有优良的硫化介质的条件是:1、具有优良的导热性和传热性;2、具有较高的蓄热能力3、具有比较宽的温度范围;4、对橡胶制品及硫化设备没有污染性和腐蚀性
三通管接头
饱和蒸汽、过热水、热空气、固体熔融液
2.2硫化工艺方法:室温硫化法、冷硫化法、热硫化法
第三章 硫化设备
平板硫化机  卧式硫化罐 注射硫化剂 鼓式硫化机 个体硫化机 外胎定型硫化机、立式硫化机

本文发布于:2024-09-25 10:36:57,感谢您对本站的认可!

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