橡胶的硫化及成型加工技术分解
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橡胶的硫化及成型加工技术简介
————氯丁橡胶
110207102 陈懿玺 110207109 李玉文
高弹性——橡胶的特征
1. 橡胶是高弹性高分子化合物的总称。它是由提取自橡胶树、 橡胶草等植物的胶乳，加工后制成的具有弹性、绝缘性、 不透水和空气的材料。 在室温下上下很宽的温度范围内都具有优越的高弹性和良 好的柔韧性。 耐疲劳、耐磨、电气绝缘好、气密好、耐水性好、耐介质、 耐腐蚀、耐高温低温。 广泛应用于轮胎、胶带、胶鞋、密封制品、电线电缆 广泛用于农业、工业、交通运输、能源电力、医疗卫生、 文化体育、日常生活等各个领域。
硫化工艺条件-硫化时间
1、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 存在进行调整。 一般确定的方法是： （1）确定半成品的正硫化时间； （2）确定成品硫化时间。 2、硫化时间是完成硫化反应过程的条件之一，决定于胶料配方、硫 化温度、压力等。而缩短硫化时间、提高硫化效率是橡胶工业的发展 趋势之一，其途径主要有以下两个： （1）提高硫化温度 （2）调整配方 3、显然，硫化时间与交联密度成正比（在硫化曲线平坦区间以前）。 在胶料配方相同的情况下，硫化时间则受硫化温度的制约。
欠硫、正硫、过硫
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。正硫化时间是指 达到正硫化状态所需的最短时间，也称为“正硫化 点”。正硫化时间的选取一般是拉伸强度达到最高 值略前的时间。 正硫化前期称为欠硫；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，在 工业生产中应该避免出现这两个阶段。
1839年
1862年 1888年 1904年
C· Goodyear发明硫化技术
T· Hancock发明了双棍炼胶机和塑炼 J· Danlop发明了充气轮胎 S· L· Mole发现炭黑的补强作用
橡胶硫化前后的性能变化
(a)
(b)
橡胶的硫化历程
橡胶的硫化历程
（1）焦烧阶段 它从硫化开始点至热硫化交联开始一定轻微程度点。此段曲线呈U形，此阶 段橡胶基本没有发生交联，胶料呈黏流状态。热硫化开始前的延迟作用时间相当 于硫化反应中的诱导期，称为焦烧时间。分为操作焦烧时间和剩余焦烧时间。 （2）热硫化阶段 此段曲线呈直线上升，逐渐产生立体网状结构，橡胶的弹性和拉伸强度快速 上升，此段时间的长短取决于胶料的配方。热硫化阶段通常作为衡量硫化反应速 度快慢的标志。 （3）平坦硫化阶段 此时交联反应已经趋于完成，并开始发生交联键的重排和裂解反应。该平坦 期的长短取决于配方中的促进剂和防老剂。在这个硫化期间，橡胶保持有最佳的 性能，所以一般硫化都会选择在这个阶段中某一点结束。 （4）过硫化阶段 相当于硫化反应中的网络结构形成后期，在这阶段中，主要以交联键发生重 排和裂解为主，因此，胶料的拉伸性能下降。
硫化工艺条件-硫化压力
硫化压力是指硫化过程中橡胶制品单位面积上所受压力的大小。 通常薄壁制品使用常压硫化，而模压制品则需要较高的压力。 硫化的压力作用主要有以下几点： ①防止胶料产生气泡，提高胶料的致密性； ②使胶料流动，充满模具，以制得花纹清晰的制品； 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。 一般来说，硫化压力的选取应根据产品类型、配方、wk.baidu.com塑性等 因素决定。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。
硫化工艺条件-硫化温度
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、产品的物理机械性能从而影响产品的质量。和一般的化学反 应一样，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。
2.
3.
4. 5.
橡胶的分类方法和种类
天然橡胶（NR）
来源用途分类
通用橡胶：丁苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（BR）、 异戊橡胶（IR）、丁腈橡胶（NBR）、 氯丁橡胶（CR）、丁基橡胶（IIR）等 合成橡胶 特种橡胶：氟橡胶（FPM）、丙烯酸酯橡胶（ACM）、 氯磺化聚乙烯（CSM）、丁吡橡胶（PBR） 硅橡胶（Q）、聚醚橡胶（CO） 不饱和非极性：NR,SBR,BR,IR 碳链橡胶 不饱和极性：NBR,CR 饱和非极性：EPM,EPDM,IIR
硫化介质
硫化大都在加热条件下完成，需要使用一种传递热能的物 质，称为加热介质，在硫化工艺上常称为硫化介质。 作为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。 常用的硫化介质有饱和蒸气、过热蒸气、过热水、热空气、 热水及固体熔融液等；近年还出现了采用电流及各种射线做硫 化能源的。它们各有优缺点，其中饱和蒸气由于给热系数大、 导热系数高、放热量大，应用最广泛。
化学结构分类
饱和极性：FPM,ACM,ANM,CSM,CPE,AEM 杂链橡胶：Q,(MVQ,MQ),AU,EU,CO,ECO,GPO,T
橡胶的发现与发展历史
1. 16世纪西班牙征服者描述了他们在中南美洲看到当地土著对橡胶的运 用。 2. 2010年美国国家地理杂志报道了麻省理工学院对古玛雅文明的最新研 究成果。 3. 第一次第二次世界大战促使合成橡胶工业的发展，1962年起，合成橡 胶的产量超过了天然橡胶。 1493~1496年间 1823年 1836年 哥伦布航海探险期间在南美洲发现橡胶 H· Staudinger提出天然橡胶是高分子量大 分子的概念 Kuhn提出橡胶弹性分子理论
————氯丁橡胶
110207102 陈懿玺 110207109 李玉文
高弹性——橡胶的特征
1. 橡胶是高弹性高分子化合物的总称。它是由提取自橡胶树、 橡胶草等植物的胶乳，加工后制成的具有弹性、绝缘性、 不透水和空气的材料。 在室温下上下很宽的温度范围内都具有优越的高弹性和良 好的柔韧性。 耐疲劳、耐磨、电气绝缘好、气密好、耐水性好、耐介质、 耐腐蚀、耐高温低温。 广泛应用于轮胎、胶带、胶鞋、密封制品、电线电缆 广泛用于农业、工业、交通运输、能源电力、医疗卫生、 文化体育、日常生活等各个领域。
硫化工艺条件-硫化时间
1、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 存在进行调整。 一般确定的方法是： （1）确定半成品的正硫化时间； （2）确定成品硫化时间。 2、硫化时间是完成硫化反应过程的条件之一，决定于胶料配方、硫 化温度、压力等。而缩短硫化时间、提高硫化效率是橡胶工业的发展 趋势之一，其途径主要有以下两个： （1）提高硫化温度 （2）调整配方 3、显然，硫化时间与交联密度成正比（在硫化曲线平坦区间以前）。 在胶料配方相同的情况下，硫化时间则受硫化温度的制约。
欠硫、正硫、过硫
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。正硫化时间是指 达到正硫化状态所需的最短时间，也称为“正硫化 点”。正硫化时间的选取一般是拉伸强度达到最高 值略前的时间。 正硫化前期称为欠硫；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，在 工业生产中应该避免出现这两个阶段。
1839年
1862年 1888年 1904年
C· Goodyear发明硫化技术
T· Hancock发明了双棍炼胶机和塑炼 J· Danlop发明了充气轮胎 S· L· Mole发现炭黑的补强作用
橡胶硫化前后的性能变化
(a)
(b)
橡胶的硫化历程
橡胶的硫化历程
（1）焦烧阶段 它从硫化开始点至热硫化交联开始一定轻微程度点。此段曲线呈U形，此阶 段橡胶基本没有发生交联，胶料呈黏流状态。热硫化开始前的延迟作用时间相当 于硫化反应中的诱导期，称为焦烧时间。分为操作焦烧时间和剩余焦烧时间。 （2）热硫化阶段 此段曲线呈直线上升，逐渐产生立体网状结构，橡胶的弹性和拉伸强度快速 上升，此段时间的长短取决于胶料的配方。热硫化阶段通常作为衡量硫化反应速 度快慢的标志。 （3）平坦硫化阶段 此时交联反应已经趋于完成，并开始发生交联键的重排和裂解反应。该平坦 期的长短取决于配方中的促进剂和防老剂。在这个硫化期间，橡胶保持有最佳的 性能，所以一般硫化都会选择在这个阶段中某一点结束。 （4）过硫化阶段 相当于硫化反应中的网络结构形成后期，在这阶段中，主要以交联键发生重 排和裂解为主，因此，胶料的拉伸性能下降。
硫化工艺条件-硫化压力
硫化压力是指硫化过程中橡胶制品单位面积上所受压力的大小。 通常薄壁制品使用常压硫化，而模压制品则需要较高的压力。 硫化的压力作用主要有以下几点： ①防止胶料产生气泡，提高胶料的致密性； ②使胶料流动，充满模具，以制得花纹清晰的制品； 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。 一般来说，硫化压力的选取应根据产品类型、配方、wk.baidu.com塑性等 因素决定。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。
硫化工艺条件-硫化温度
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、产品的物理机械性能从而影响产品的质量。和一般的化学反 应一样，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。
2.
3.
4. 5.
橡胶的分类方法和种类
天然橡胶（NR）
来源用途分类
通用橡胶：丁苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（BR）、 异戊橡胶（IR）、丁腈橡胶（NBR）、 氯丁橡胶（CR）、丁基橡胶（IIR）等 合成橡胶 特种橡胶：氟橡胶（FPM）、丙烯酸酯橡胶（ACM）、 氯磺化聚乙烯（CSM）、丁吡橡胶（PBR） 硅橡胶（Q）、聚醚橡胶（CO） 不饱和非极性：NR,SBR,BR,IR 碳链橡胶 不饱和极性：NBR,CR 饱和非极性：EPM,EPDM,IIR
硫化介质
硫化大都在加热条件下完成，需要使用一种传递热能的物 质，称为加热介质，在硫化工艺上常称为硫化介质。 作为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。 常用的硫化介质有饱和蒸气、过热蒸气、过热水、热空气、 热水及固体熔融液等；近年还出现了采用电流及各种射线做硫 化能源的。它们各有优缺点，其中饱和蒸气由于给热系数大、 导热系数高、放热量大，应用最广泛。
化学结构分类
饱和极性：FPM,ACM,ANM,CSM,CPE,AEM 杂链橡胶：Q,(MVQ,MQ),AU,EU,CO,ECO,GPO,T
橡胶的发现与发展历史
1. 16世纪西班牙征服者描述了他们在中南美洲看到当地土著对橡胶的运 用。 2. 2010年美国国家地理杂志报道了麻省理工学院对古玛雅文明的最新研 究成果。 3. 第一次第二次世界大战促使合成橡胶工业的发展，1962年起，合成橡 胶的产量超过了天然橡胶。 1493~1496年间 1823年 1836年 哥伦布航海探险期间在南美洲发现橡胶 H· Staudinger提出天然橡胶是高分子量大 分子的概念 Kuhn提出橡胶弹性分子理论