橡膠及硫化基礎知識

一．名詞解釋
1.橡膠：它是一種有機高分子彈性化合物，具有：
(1)長鏈高分子（分子量在幾萬至幾十萬以上）
(2)分子鏈各鏈節的運動活潑。
(3)分子鏈各鏈節間容易轉動，卷曲。
(4)分子間作用力小。
(5)常溫為無定型。
(6)分子間可以交聯，且交聯前后具有必要的性能。
2.硫化：混煉膠在一定條件下，橡膠分子由線形結構轉變成網狀結構的交聯過程稱為硫化。
3.老化：橡膠制品在成型加工、長期儲存和使用過程中，由于受氧、臭氧、變價金屬離子以及其他化學物質的作用，受機械應力、光、高能輻射等物理作用以及霉菌、昆蟲等生物的作用和侵蝕，會逐漸變軟發粘、變硬、發脆或龜裂，物性降低，這種現象就稱為老化。
4.焦燒：在硫化以前的各個加工操作及貯存過程中，由于機械作用產生的熱量或高溫條件，使膠料產生早期硫化，導致塑性下降，從而使其后的操作難以進行，這種現象為焦燒或早期硫化。
5.硫化三要素：硫化時間、硫化溫度、硫化壓力稱為硫化三要素。
二．關于硫化
1.硫化各階段：
從整個硫化時間來分，可分為四個階段，即：硫化誘導階段、熱硫階段、正硫階段、過硫階段。
1.1硫化誘導階段（焦燒期）
在這個階段內，交聯尚未開始，橡膠在模腔中有良好的流動性，這個階段時間的長短決定膠料的焦燒性及操作安全性。
從這一階段的終點起，膠料開始發硬并喪失流動性，如在模壓硫化中，則膠料停止在模內流動，根據所用助劑不同，這一階段可長可短。
1.2熱硫化階段
繼誘導階段之后，交聯便以一定的速度開始進行，其初期交聯過程較低，各項性能也較低，但到了此階段后期，硫化膠的抗張強度，彈性等不能達到理想水平，但此時抗撕和動態裂口性能都超過正硫化階段的相應值。
1.3正硫化階段
在這一階段，硫化膠的各項物理機械性能分別達到或接近最佳點或者說它們之間取得最佳綜合平衡。在這一階段所取的溫度、時間分別為正硫化溫度和正硫化時間，合稱正硫化條件。
1.4過硫階段
正硫化階段之后，繼續硫化便進入過硫階段。對于一般橡膠來說，此階段一開始，各項物理性能基本上保持穩定的階段，即硫化平坦期，過了平坦期以后，即為過硫階段，在這一階段會出現兩種情況：a:天然膠出現“復原”的現象。b:大部分合成膠（丁基膠除外）則變硬。
2.硫化三要素
2.1 硫化溫度：溫度是橡膠硫化工藝中最主要的控制條件之一。橡膠硫化溫度開始起步發展時一般控制在140℃-150℃的范圍內。但為提高生產效率，縮短硫化時間，現在把溫度控制在180±5℃之間。
2.2 以下是硫化溫度與硫化時間的關系一般如下：
硫化溫度（℃）130 140 150 160 170
硫化時間（分） 30 15 7.5 3.75 1.8
從以上情況看，溫度每上升10℃，硫化時間將會縮短一半，但它還受以下因素的影響：
橡膠是不良導熱體，故對厚制品來說，采用高溫很難使內外層膠料同時達到平坦范圍之內。
2.3 各種橡膠的耐高溫能力高低不一（如天然膠需低溫長時間硫化）硫化溫度提高一定程度后對橡膠性能或多或少帶來影響。
2.4 高溫對橡膠制品中的纖維也起破壞作用，會使紡織物強度降低。例如：夾布產品在240℃連續加熱4小時，則其夾布將完全受到破壞，因此在提高和選定硫化溫度時，對膠種，硫化體系，硫化工藝方法及產品結構都應有所考慮。
3.硫化壓力
它是橡膠硫化的一個重要條件，對成品質量起著重要的作用。本部各種壓機的極限壓力：臺灣200T（含真空）為21Mpa; 湖州150T為18.6 Mpa;湖州100T為20 Mpa。
3.1 硫化壓力在制品硫化時可以起到以下作用：
3.1.1 提高膠料的致密性，清除氣泡；
3.1.2 促進膠料在模腔內的流動，使其迅速填滿模腔；
3.1.3 使膠料與模具表面貼合緊密，得到光滑的表面及清晰的花紋；
3.1.4 提高橡膠與布層，金屬骨架的密著力和產品的耐曲擾性。
總之，硫化壓力對產品質量起著重要作用，但對硫化速度的影響很小基本上不預考慮。
4.硫化時間
硫化的一個交聯過程必須在一定的時間內才能完成。
硫化時間的長短必須服從于達到正硫化時間的硫化效應，時間過短將會使制品欠硫。過長將導致制品過硫。
因此，在硫化生產過程中就必須嚴格遵守硫化時間，隨意延長或縮短硫化時間是工藝紀律絕對不允許的。