硫化对结构与性能的影响
硫化体系对天然橡胶性能的影响
硫化体系对天然橡胶性能的影响采用常规硫化体系（CV）、半有效硫化体系（SEV）和有效硫化体系（EV）制备了不同的NR（天然橡胶）硫化胶。
着重探讨了不同硫化胶的微观形貌、200%定伸强度、撕裂强度、拉伸强度、断裂伸长率和交联密度。
研究结果表明：SEV硫化胶的微观形貌相对较好，填料能均匀分散在基体中；在其他条件保持不变的前提下，当w（NOBS）=w（硫）=2.0%（相对于NR质量而言）时，相应的未老化SEV硫化胶的撕裂强度（78kN/m）相对最大；SEV硫化胶的交联密度大于CV硫化胶和EV硫化胶，并且适当增加交联密度能有效提高其综合性能，从而为开发新一代轮胎等复合材料奠定了基础。
前言天然橡胶（NR）具有拉伸强度高、抗湿滑性优和滚动阻力小等诸多特点，其硫化胶中主要包括单硫键（C—S—C）、双硫键（C—S2—C）和多硫键（C—Sx—C）等3种硫交联键型。
硫化胶的交联键长度分布和硫原子排布由下列因素决定：①促进剂和交联剂的种类及其浓度；②硫化时间和硫化温度。
硫化体系主要分为常规硫化体系（CV）、半有效硫化体系（SEV）和有效硫化体系（EV）等3种，交联键中硫原子的排布主要取决于硫含量、促进剂与硫的比率等因素；硫化初期比硫化后期具有更多的C—Sx—C（x=4或5），硫化过程中长交联键短化（直至生成单硫键）。
Rattanasom等研究结果表明：老化后硫化胶的模量增大，同时试样的断裂伸长率降低（这是由于老化过程中发生了后硫化作用，而后硫化使硫化胶的交联密度增大，从而降低了橡胶分子链的运动性）。
尽管硫化胶的力学性能与交联结构有很大的关系，但系统研究这种关系仍报道较少。
因此，本研究通过改变硫化体系、硫化剂及其比率，制得了不同性能的硫化胶，并对硫化胶的力学性能、耐热氧老化性能与交联密度的关系进行了探究。
1·试验部分1.1试验原料天然橡胶（NR），工业级（牌号为1#烟片胶），海南省农垦总公司；高耐磨炉黑，工业级（牌号N330）；丙酮、正庚烷，分析纯；4，4′-二硫化二吗啉（DTDM），工业级，；2-（4-吗啉硫代）苯并噻唑（NOBS），工业级，；硫磺（S），工业级；硬脂酸（SA）、氧化锌（ZnO），工业级；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体（RD），工业级；N-异丙基-N′-苯基对丙二胺（4010NA），工业级。
橡胶硫化
橡胶未硫化以前，单个分子间没有产生交联，因此缺乏良好的物理机械性能，实用价值不大。
当橡胶配以硫化剂经过硫化（交联）以后，由于立体结构的形式从而使性能大大改善，尤其是橡胶的定伸强度、弹性、硬度、拉伸强度等一系列物理机械性能都会大幅度提高，成为具有宝贵作用价值的硫化胶。
橡胶的硫化就是通过橡胶分子间的化学交联作用将基本上呈塑性的生胶转化成弹性的和尺寸稳定的产品，硫化后的橡胶的物性稳定，使用温度范围扩大。
“硫化过程（Curing）”一词在整个橡胶工业中普遍使用，在橡胶化学中占有重要地位。
橡胶分子链间的硫化（交联）反应能力取决于其结构。
不饱和的二烯类橡胶（如天然橡胶、丁苯橡胶和丁腈橡胶等）分子链中含有不饱和双键，可与硫黄、酚醛树脂、有机过氧化物等通过取代或加成反应形成分子间的交联。
饱和橡胶一般用具有一定能量的自由基（如有机过氧化物）和高能辐射等进行交联。
含有特别官能团的橡胶（如氯磺化聚乙烯等），则通过各种官能团与既定物质的特定反应形成交联，如橡胶中的亚磺酰胺基通过与金属氧化物、胺类反应而进行交联。
不同类型的橡胶与各种交联剂反应生成的交联键结构各不相同，硫化胶性能也各有不同。
第①种是使用硫黄或硫给予体作交联剂的情况，生成的可以是单硫键（x＝1）、双硫键（x＝2）和多硫键（x＝3～8）；第②种是使用树脂交联和肟交联的情况；第③种是使用过氧化物交联的过氧化物硫化和利用辐射交联的辐射硫化的情况，生成碳－碳键。
多数的通用橡胶采用硫黄或硫给予体硫化，即在生胶中加入硫黄或硫给予体以及缩短硫化时间的促进剂和保证硫黄交联效率的氧化锌和硬脂酸组成的活性剂。
在实际中通常按硫黄用量及其与促进剂的配比情况划分成以下几种典型的硫化体系：①普通硫磺硫化体系由常用硫黄量（＞1.5份）和常用促进剂量配合组成。
使用这种硫化体系能使硫化胶形成较多的多硫键，和少量的低硫键（单硫键和双硫键）。
硫化胶的拉伸强度较高，耐疲劳性好。
缺点是耐热和耐老化性能较差。
硫化工艺技术
硫化工艺技术硫化工艺技术是一种常用的制造工艺，用于改善材料的性能和增加其使用寿命。
硫化是指在一定条件下，通过硫黄与材料反应，形成硫化物，并在材料中形成交联结构的过程。
硫化工艺技术广泛应用于橡胶、塑料和纤维等材料的生产中，下面我们来介绍一下硫化工艺技术的基本原理。
首先，硫化工艺技术的目的是通过交联结构的形成，增加材料的强度、耐磨性和耐老化性能。
硫化是通过硫黄与材料中的双键反应形成硫化物，从而将材料的分子间锁定在一起，形成交联结构。
硫黄在硫化过程中充当交联剂的角色，它能够与材料中的双键发生反应，将分子间的链断裂，并形成新的交联结构。
其次，硫化工艺技术的关键是控制硫化反应的温度和时间。
硫化反应需要一定的温度和时间才能完成。
温度过高或时间过长会导致硫化反应过度，使材料变硬、脆化甚至破裂。
温度过低或时间过短则无法完成硫化反应，材料性能改善效果不明显。
因此，在硫化工艺技术中，需要根据不同材料的特性和要求，合理选择硫化温度和时间，以达到最佳硫化效果。
此外，硫化工艺技术还需要使用一定的硫化助剂和适当的硫化条件。
硫化助剂有助于加快硫化反应速度，提高硫化效果。
常用的硫化助剂有活性剂、抗老化剂和加成剂等。
硫化条件主要包括硫化温度、硫化时间和硫化环境等，不同材料对硫化条件的要求也有所不同。
最后，硫化工艺技术在实际应用中还需要注意一些问题。
首先是硫化过程中产生的气体和有害物质的处理问题。
硫化反应会产生一些有害气体和污染物，需要通过适当的处理措施将其排出和处理，以保护环境和人体健康。
其次是硫化后材料的贮存和使用问题。
硫化后的材料需要避免日光直射和潮湿环境，以防止硫化物的分解和材料的老化。
总之，硫化工艺技术是一种重要的制造工艺，通过硫化反应能够改善材料的性能和增加其使用寿命。
在应用硫化工艺技术时，需要合理选择硫化条件、使用适当的硫化助剂，并注意硫化过程中产生的气体和有害物质的处理问题。
通过科学的硫化工艺技术，可以使材料的性能得到有效提升，推动工业的发展。
【考研化学】第十章 硫化
★混气硫化：在硫化的第一阶段以热空气为介 质．在第二阶段再通入蒸汽作介质。胶鞋硫化 采用该方法。
（3）过热水
优点：既能保持较高的温度，又能赋予较 大的压力，因此常用于高压硫化场合。
缺点：热含量小，导热效率低，且温度不 易掌握均匀。 典型的用途是轮胎硫化时，将过热水充注 于水胎中，以保持内温。
（4）热水
二、欠硫阶段（预硫）
含义：焦烧期以后橡胶开始交联的阶段。 交联程度逐渐增加，橡胶的物理机械性能逐 渐上升。制品轻微欠硫时，强度、弹性、伸长率 未达到预期的水平，但抗撕裂性、耐磨性等却优 于正硫化胶料。
欠料的配方。
三、正硫阶段
含义：橡胶的交联反应达到一定的程度，此 时的各项物理机械性能均达到或接近最佳值，其 综合性能最佳。 正硫化温度
正硫化时间取决于制品性能要求和断面厚薄， 需考虑到“后硫化”。
抗张强度最高值略前的时间
正硫化时间=
强伸积（抗张强度×伸长率） 最高值的时间
四、过硫阶段
含义：正硫化以后继续硫化便进入过硫阶段。 氧化及热断链反应占主导地位，胶料性能下降。 硫化返原；断链多于交联
非返原性：交联继续占优势
过硫阶段胶料的性能变化情况反映了硫化平 坦期的长短。超促进剂，交联键能低，硫化温度 高，则平坦期短。
（1）饱和蒸汽
优点：热含量大、导热效率高、成本低、 压力和温度易调节。 缺点：加热温度要受到压力的牵制；对硫 化容器内壁有较大腐蚀作用。
（2）热空气
优点： 加热温度不受压力影响，比较干燥， 不含水分，产品表面光滑，外观漂亮，而且不 受罐壁腐蚀的影响。 缺点： 含热量低，导热效率很低，硫化时 间长，同时含有大量氧气，在高温高压下易使 制品氧化。
1.中间化合物的生成
橡胶工艺学试题库简答题
橡胶工艺学试题库简答题一、简答题（共60小题）1、相容性如何影响橡胶共混物的形态结构？正确答案：热力学相容性是聚合物之间均匀混合的主要推动力。
两种聚合物的相容性越好就越容易相互扩散而达到均匀的混合，过渡区也就宽广，相界面越模糊，相畴越小，两相之间的结合力也越大。
有两种极端情况：一是两种聚合物完全不相容，两种聚合物链段之间相互扩散的倾向极小，相界面很明显，其结果是混合较差，相之间结合力很弱，共混物性能不好。
第二种极端情况是两种聚合物完全相容或相容性极好，这时两种聚合物可相互完全溶解而成为均相体系或相畴极小的微分散体系。
这两种极端情况都不利于共混改性。
一般而言，我们所需要的是两种聚合物有适中的相容性，从而制得相畴大小适宜、相之间结合力较强的复相结构的共混产物。
2、混炼操作开始前，需进行哪些准备工作？正确答案：各种原材料与配合剂的质量检验：配合剂的检验包括纯度、粒度及其分布、机械杂质、灰分及挥发分、酸碱度等；生胶的检验包括化学成分、门尼粘度、物理机械性能。
对某些配合剂尽心补充加工：固体配合剂的粉碎、干燥和筛选；低熔点固体配合剂的融化和过滤；液体配合剂的加温和过滤；粉状配合剂的干燥和筛选。
油膏与母炼胶的制造：为防止粉状物料的分散、损失及环境污染，有时候将某些配合剂、促进剂等事先以较大比例与液体软化剂混合制成膏状使用；而母炼胶是某些配合剂与生胶单独混合制成的物料。
称量配合操作：即按配方规定的原材料品种和用量比例，以适当的衡器进行称量搭配。
3、什么是液体橡胶？与普通橡胶相比有什么优缺点？（15分）正确答案：指室温下为粘稠状可流动的液体，经适当的化学反应后可形成三维网状结构，成为具有与普通橡胶类似性能的材料。
优点：易于实现机械化、自动化、连续化生产，不需用溶剂、水等分散介质便看实现液体状态下的加工。
缺点：扩链后的强度及耐挠曲性不如固体橡胶，加工需另建系统，现有设备不适用，材料成本高。
4、什么是橡胶的老化？老化过程中期分子结构发生了哪些变化？（15分）正确答案：橡胶或橡胶制品在加工、贮存和使用的过程中，由于受内、外因素的综合作用（如热、氧、臭氧、金属离子、电离辐射、光、机械力等）使性能逐渐下降，以至于最后丧失使用价值，这种现象称为橡胶的老化。
不同硫化体系对溴化丁基胶硫化胶性能的影响
不同硫化体系对溴化丁基胶硫化胶性能的影响溴化丁基胶是一种由丁基橡胶和溴作为交联剂制备而成的硫化胶。
硫化胶是一种重要的橡胶制品，具有良好的物理力学性能、化学稳定性和耐热性能。
在橡胶工业中，硫化胶广泛应用于轮胎、橡胶制品、胶粘剂等领域。
不同硫化体系对溴化丁基胶硫化胶性能的影响主要体现在硫化胶的硫化程度、力学性能、抗老化性能和耐热性能等方面。
首先，不同硫化体系对硫化胶的硫化程度有着直接的影响。
硫化程度是硫化胶交联链的数量和连接强度的度量标准。
不同硫化体系对硫化胶的硫化程度有着不同的影响。
常用的硫化体系有硫醇类、硫代硫酸酯类、过氧化物类等。
其中，硫醇类硫化体系是最常用的，其可以提供良好的交联效果，使得硫化胶具有较高的硫化程度。
而硫代硫酸酯类和过氧化物类则能够提供更高的硫化速率，但硫化程度较低。
其次，不同硫化体系对硫化胶的力学性能有着不同程度的影响。
力学性能是硫化胶在外力作用下的变形和破坏行为的综合指标。
不同硫化体系对硫化胶的硫化结构和交联链的数量有着直接的关系，从而影响了硫化胶的力学性能。
硫醇类硫化体系可以形成较好的交联网络结构，具有较高的拉伸强度和断裂伸长率。
硫代硫酸酯类和过氧化物类硫化体系则由于交联链的数量较少，硫化胶的力学性能相对较低。
此外，不同硫化体系对硫化胶的抗老化性能和耐热性能也有着不同的影响。
抗老化性能是硫化胶在长期使用过程中抵抗氧化、紫外线等外界因素的能力。
耐热性能是硫化胶在高温条件下仍能保持良好性能的能力。
硫醇类硫化体系硫化胶的抗老化性能和耐热性能较好，可以长期保持良好的性能。
而硫代硫酸酯类和过氧化物类硫化体系硫化胶的抗老化性能和耐热性能相对较差。
综上所述，不同硫化体系对溴化丁基胶硫化胶性能有着直接的影响。
硫化程度、力学性能、抗老化性能和耐热性能是硫化胶的重要性能指标，不同硫化体系会对这些性能指标产生不同程度的影响。
因此，在实际生产中需根据具体的应用要求选择合适的硫化体系，以获得最佳的硫化胶性能。
橡胶硫化原理
橡胶硫化原理
橡胶硫化是一种将天然橡胶或合成橡胶转化为具有较好弹性和耐磨性的过程。
它的原理是通过将硫元素添加到橡胶分子链中，从而形成交叉链结构。
硫化剂通常是硫或含有硫的化合物，如硫醇、硫含量较高的化合物和多硫化物。
在硫化过程中，硫与橡胶中的双键发生反应，使橡胶链之间形成交联。
这种交联结构能够增强橡胶的强度、耐磨性和耐老化性。
硫化反应需要在适当的温度和压力下进行。
通常，使用硫化机或硫化炉将橡胶制品置于高温和压力下进行硫化。
在硫化过程中，硫与橡胶中的双键发生加成反应，形成硫醇中间体，然后再与其他硫醇或橡胶分子链发生反应，形成交链结构。
交联结构的形成使橡胶变得坚固耐用。
交联结构可以限制橡胶分子链的自由运动，从而提高橡胶的强度和弹性。
另外，交联还能够使橡胶对温度、化学品和老化等外界环境的变化具有更好的耐性。
橡胶硫化是橡胶工业中一项重要的工艺，它使橡胶制品具有更广泛的应用。
硫化过程中的交联结构为橡胶制品提供了优良的性能，使其能够在汽车、轮胎、皮革制品、密封件和电气绝缘材料等领域发挥重要作用。
硫化反应对金属腐蚀机理的影响研究
硫化反应对金属腐蚀机理的影响研究金属腐蚀是一种普遍存在的现象，它对金属材料的性能和使用寿命产生了很大的影响。
硫化反应是金属腐蚀的一个重要机理之一，它在不同条件下对金属腐蚀产生了不同的影响。
本文将从硫化反应的基本原理、影响因素和腐蚀机理三个方面来探讨硫化反应对金属腐蚀机理的影响。
首先，了解硫化反应的基本原理是理解硫化反应对金属腐蚀机理的影响的基础。
硫化反应是一种化学反应，其反应物为金属和硫化物，反应生成物为金属硫化物。
在反应中，硫化物中的硫离子与金属表面发生反应，形成金属硫化物覆盖层。
这个覆盖层起到了一定的保护作用，减缓了金属的进一步腐蚀。
但是，当金属表面的硫化物浓度过高时，硫化反应会加速金属的腐蚀过程。
其次，硫化反应对金属腐蚀机理的影响受到多种因素的制约。
首先，金属的种类会影响硫化反应的进行和产物的生成。
不同金属的硫化反应速率和生成物性质不同，导致其对金属腐蚀机理的影响也有所区别。
其次，硫化物的性质和浓度也会对硫化反应和金属腐蚀产生影响。
硫化物的浓度高会加速硫化反应的进行，形成较厚的金属硫化物覆盖层，从而减缓金属腐蚀的速度。
最后，反应环境的条件也会对硫化反应和金属腐蚀造成影响。
例如，温度、湿度和气氛中其他成分的存在都会影响硫化反应的速率和产物的生成，进而影响金属腐蚀的机理。
最后，硫化反应对金属腐蚀机理的影响是复杂的。
硫化反应可以在一定程度上防止金属的进一步腐蚀，形成一层保护膜。
这种保护膜可以减缓金属腐蚀的速率，延长金属材料的使用寿命。
但是，当硫化物的浓度超过一定限度时，硫化反应反而会加速金属的腐蚀过程，使金属材料迅速损失其性能和寿命。
另外，硫化反应还会导致金属材料的脆性增加，从而降低其强度和韧性。
综上所述，硫化反应对金属腐蚀机理有着重要的影响。
它能够在一定程度上减缓金属的腐蚀速率，延长金属材料的使用寿命。
但是，硫化反应的影响受到多种因素的制约，不同的金属、硫化物和环境条件都会对其产生不同的影响。
四种交联剂的结构和性能比较
四种交联剂的结构和性能比较四种常见的交联剂包括硫化剂、有机过氧化物、有机硅及热交联剂。
本文将对这四种交联剂的结构和性能进行比较。
1.硫化剂:硫化剂是一种常用的交联剂，例如二硫化钳（DT），硫化氮（CBS）等。
硫化剂通过在橡胶中引入硫原子来实现交联。
硫化剂的结构主要包含硫原子及与硫原子相连的碳链。
硫化剂交联的过程是通过硫原子与橡胶链上的双键发生反应，形成硫-硫键，从而在橡胶中形成交联点。
硫化剂的性能包括:-可以调节橡胶的硫化速度和硬度，适应不同的应用需求。
-硫化剂交联的橡胶具有优良的耐热性、耐油性和耐氧气老化性能。
-硫化剂交联的橡胶弹性好，具有良好的回弹性。
2.有机过氧化物:有机过氧化物是一类能够引发自由基聚合的化合物，例如过氧化苯酮（BPO），过氧化二异丙苯（DHBP）等。
有机过氧化物的结构中含有过氧化物基团（-O-O-）。
有机过氧化物的性能包括:-可控制交联的速度和程度，通过调节过氧化物的浓度可以实现交联程度的变化。
-与硫化剂相比，有机过氧化物交联的橡胶具有更好的热稳定性和低温柔软性。
-有机过氧化物交联的橡胶具有优良的电气绝缘性能。
3.有机硅:有机硅是一种特殊的交联剂，例如混合有机硅和有机过氧化物（如硼-有机硅），并添加到橡胶中实现交联。
有机硅具有Si-O-Si键的结构。
有机硅的性能包括:-有机硅交联的橡胶具有优良的耐热性、耐水解性和低温柔软性。
-有机硅交联的橡胶具有更好的耐腐蚀性和耐化学品性能。
-有机硅交联的橡胶具有优良的抗老化性能和电气绝缘性能。
4.热交联剂:热交联剂是一种通过高温和压力作用下实现交联的化学物质，例如多巴胺。
热交联剂的交联机制主要是通过热引发剂在高温下分解产生自由基，然后自由基与橡胶双键发生反应形成交联。
热交联剂的性能包括:-热交联剂交联的橡胶具有较高的橡胶硬度和强度。
-热交联剂交联的橡胶具有优良的耐热性和耐寒性。
-热交联剂交联的橡胶具有良好的耐磨损性和耐疲劳性。
总结:虽然硫化剂是最常用的交联剂，但有机过氧化物、有机硅和热交联剂也被广泛应用于特殊需求的橡胶制品中。
橡胶硫化原理
橡胶硫化原理橡胶硫化是指橡胶在加入硫化剂的条件下，经过一定时间和温度的处理，使其分子内部发生交联反应，从而改善橡胶的物理性能和化学性能的过程。
橡胶硫化是橡胶加工的重要工艺之一，也是橡胶制品得以广泛应用的基础。
下面将从硫化的原理、影响硫化的因素以及硫化后橡胶的性能等方面对橡胶硫化进行详细介绍。
橡胶硫化的原理是指在硫化剂的作用下，橡胶分子链中的双键发生断裂，形成自由基，然后自由基与硫原子结合，形成硫键，最终实现橡胶分子的交联。
这种交联作用可以使橡胶分子链之间产生空间网状结构，从而使橡胶变得更加坚固和耐磨。
同时，硫化还可以改善橡胶的耐老化性能，提高橡胶的强度、硬度和弹性，增加橡胶的耐磨性和耐油性，改善橡胶的加工性能和热稳定性。
影响橡胶硫化的因素有很多，主要包括硫化剂的种类和用量、硫化温度和硫化时间等。
硫化剂的种类和用量直接影响着橡胶硫化的速度和程度，不同种类的硫化剂对橡胶的硫化速度和效果都有所差异。
硫化温度和硫化时间则是影响硫化反应进行的重要因素，温度过高会导致硫化剂过早挥发，温度过低则会延缓硫化反应的进行，硫化时间过长则会造成硫化过度，影响橡胶的性能。
硫化后的橡胶具有很多优良的性能，如耐热性、耐寒性、耐老化性、耐磨性、耐油性等。
这些性能使硫化后的橡胶被广泛应用于轮胎、橡胶管、橡胶板、橡胶密封件、橡胶软管等领域。
同时，硫化后的橡胶还可以通过改变硫化条件和硫化体系，实现不同硬度、不同强度和不同弹性的橡胶制品。
总之，橡胶硫化是一种重要的加工工艺，通过硫化过程可以改善橡胶的物理性能和化学性能，使其得以广泛应用于各个领域。
因此，对橡胶硫化原理的深入了解和掌握，对于提高橡胶制品的质量和性能具有重要意义。
硫化工艺
三、硫化压力
1）橡胶制品硫化时都需要施加压力，其目的是： a.防止胶料产生气泡，提高胶料的致密性； b.使胶料流动，充满模具，以制得花纹清晰的制品 c.提高制品中各层（胶层与布层或金属层、布层与布层） 之间的粘着力，改善硫化胶的物理性能（如耐屈挠性能）。 2）一般来说，硫化压力的选取应根据产品类型、配方、可 塑性等因素决定。 3）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。
3. 硫化平坦阶段（正硫期－正硫化阶段） 硫化平坦阶段（正硫期－正硫化阶段）
硫化平坦阶段，交联反应已趋于完成，反应速度已 较为缓和。硫化胶的综合物理机械性能已达到或接 近最佳值。 正硫化：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。正硫化前期成为欠硫；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。 正硫化时间：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”。
二、硫化历程 在硫化过程中，各种性能均会随硫化的进程而发生 变化，这种变化曲线能够反映胶料的全过程，称为 硫化历程。 硫化历程大致分为四个阶段：A.焦烧阶段；B. 热硫化阶段；C.平坦硫化阶段；D.过硫化阶段。
1. 焦烧阶段（焦烧期－硫化起步阶段， 焦烧阶段（焦烧期－硫化起步阶段， 化诱导期） 硫 化诱导期） 焦烧阶段交联尚未开始，胶料在模腔内具 有良好的流动性，也称为硫化诱导阶段。胶料 焦烧时间的长短决定胶料的焦烧性能和操作安 全性。胶料焦烧时间受胶料中硫化促进剂和胶 料本身的热历史的影响较大。焦烧时间既包括 橡胶在加工过程中由于热积累消耗掉的焦烧时 间A1，称为操作焦烧时间；也包括胶料在模腔 中保持流动性的时间A2，称为剩余焦烧时间 。
硫化后橡胶的拉伸强度
硫化后橡胶的拉伸强度硫化后橡胶的拉伸强度是指橡胶材料在受力作用下能够承受的最大拉伸力。
橡胶经过硫化处理后，分子链之间通过硫化反应形成交联结构，使橡胶具有更高的强度和耐久性。
本文将从橡胶材料的拉伸性质、硫化反应的作用机制以及硫化条件对拉伸强度的影响等方面进行探讨。
橡胶材料的拉伸性质是指橡胶在拉伸过程中的应力-应变关系。
在拉伸过程中，橡胶材料会发生弹性变形和塑性变形。
弹性变形是指橡胶在受力后可以恢复到原来的形状，而塑性变形是指橡胶在受力后无法完全恢复原状。
硫化后的橡胶由于分子链之间形成交联结构，使其具有更高的弹性模量和强度，从而提高了其拉伸强度。
硫化反应是橡胶材料经过硫化剂作用而形成交联结构的过程。
硫化剂可以是有机硫化剂或无机硫化剂，其中最常用的有机硫化剂是硫醇类化合物，常用的无机硫化剂是硫化镉。
在硫化反应中，硫化剂与橡胶中的双键发生反应，形成硫醇键或硫酸酯键，从而使橡胶分子链之间形成交联结构。
交联结构的形成增强了橡胶的力学性能，提高了其耐磨性、耐温性和拉伸强度。
硫化条件对橡胶的拉伸强度有着重要影响。
硫化温度是影响硫化反应速度和交联结构形成的关键因素之一。
一般来说，较高的硫化温度可以促进硫化反应的进行，但过高的硫化温度会导致橡胶热分解和老化。
此外，硫化时间也是影响交联结构形成的重要因素，适当的硫化时间可以使橡胶分子链充分交联，提高拉伸强度。
另外，硫化剂的种类和用量也会对拉伸强度产生影响，不同硫化剂具有不同的反应活性和交联效果。
除了硫化条件，橡胶材料本身的组成和质量也会对拉伸强度产生影响。
橡胶的拉伸强度与其分子量、交联密度、填充剂的类型和含量等因素密切相关。
高分子量的橡胶具有较高的拉伸强度，而填充剂的加入可以改善橡胶的强度和硬度。
此外，橡胶材料的纯度和制备工艺也会对拉伸强度产生影响，因为杂质和不良工艺可能导致橡胶材料的结构不均匀或存在缺陷，从而降低其拉伸强度。
硫化后的橡胶由于交联结构的形成，具有更高的拉伸强度。
硫化体系对丁腈橡胶耐油、耐低温和压变性能的影响
加工 应用弹性体,２０２０Ｇ０６Ｇ２５,３０(３):４６~４９C H I N A㊀E L A S T OM E R I C S∗基金项目:国家自然科学基金项目(５１７０３１１４)作者简介:李瑛瑜(１９９５Ｇ),男,山东威海人,在读硕士研究生,主要研究方向为高分子材料工程化与高性能化.∗∗通讯联系人:赵㊀菲(１９６８Ｇ),女,山东莱西人,教授,博士,主要从事橡胶配方设计㊁改性与成型加工的教学与研究工作.收稿日期:２０２０Ｇ０３Ｇ０８硫化体系对丁腈橡胶耐油㊁耐低温和压变性能的影响∗李瑛瑜,陈㊀龙,赵㊀菲∗∗(青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛２６６０４２)摘㊀要:通过对过氧化物硫化体系㊁过氧化物/硫磺硫化体系㊁过氧化物/硫载体硫化体系的研究,探究不同硫化体系的并用对丁腈橡胶(N B R )的硫化特性㊁物理机械性能㊁耐油性能㊁耐低温性能和压缩变形的影响.结果表明,过氧化物和硫磺并用硫化的丁腈胶物理机械性能最好,热油老化后的体积变化率和压缩永久变形小.当m (过氧化二异丙苯)ʒm (二烯丙基异氰脲酸酯)ʒm (硫磺)ʒm (促进剂)＝１．５ʒ０．５ʒ０．１ʒ０．１时硫化胶性能最好.硫化体系对N B R 的耐低温性能影响不大.关键词:硫化体系;丁腈橡胶;耐油性;耐低温性能;压缩永久变形中图分类号:T Q ３３３．７㊀㊀文献标识码:A ㊀㊀文章编号:１００５Ｇ３１７４(２０２０)０３Ｇ００４６Ｇ０４㊀㊀丁腈橡胶(N B R )是由丁二烯与丙烯腈乳液聚合制成的弹性体[１Ｇ２],广泛用于油封等耐油配件[３Ｇ４].硫化是橡胶加工中最重要的工艺步骤.硫化工艺可以将橡胶大分子链通过反应生成的交联结构结合在一起,形成三维的网络结构,从而赋予橡胶良好的使用性能[５].不同种类的交联键和交联程度对N B R 性能具有较大的影响[６].过氧化物硫化是常见的硫化体系,由于C C 键键长短且具有较高的键能㊁耐高温性优异㊁压缩永久变形小因此广泛应用于密封件产品中[７Ｇ９];但过氧化物硫化后的胶料物理机械性能较差,而多硫键( S x )可以赋予胶料较好的强度及动态性能[１０Ｇ１１],所以通常采取硫化体系并用的方法调节橡胶中交联键的种类及交联结构[１２].本文采用添加硫磺和硫载体两种方法与过氧化物硫化的N B R 硫化胶性能进行对比,探究不同硫化体系的并用对N B R 密封材料耐油耐低温性能的影响.１㊀实验部分１．１㊀原料丁腈橡胶(N ４１):兰州石化公司;炭黑(N ６６０):卡博特公司;己二酸烷基醚酯(T P Ｇ９５):威海金泓公司;氧化锌Z n O ㊁硬脂酸S A ㊁防老剂R D ㊁过氧化二异丙苯(D C P )㊁三烯丙基异氰脲酸酯(T A I C )㊁不溶性硫磺(S )㊁促进剂(C Z ㊁T M T D)均为市售产品.１．２㊀仪器及设备密炼机:X S M Ｇ５００型,上海科创橡塑机械设备有限公司;双辊开炼机:B L Ｇ６１７５ＧA L 型,宝轮精密检测仪器有限公司;平板硫化机:X L B ＧD ５００ˑ５００,浙江湖州东方机械有限公司;无转子硫化仪:M D R ２０００型,美国A L P H A 公司;万能电子拉力机:Z ００５型,德国Z W I C K 公司;邵尔A 硬度计:L X ＧA 型,江苏明珠有限公司;低温脆性试验机:G T Ｇ７０６１ＧN D A 型,台湾高铁公司;热空气老化箱:G T Ｇ７０１７ＧE 型,台湾高铁公司.１．３㊀实验配方与胶料的制备实验配方如表１所示.混炼胶的制备:实验温度为５０ħ,转速为４０r /m i n .加入生胶８０s 后加入一半炭黑和氧化锌㊁硬脂酸㊁防老剂R D ,１８０s 后加入剩下的炭黑和增塑剂.７m i n 后转矩平稳时排胶.表１㊀实验配方１)硫化体系编号及配比(质量份)D C P /T A I C D C P /T A I C /S /C ZD C P /T A I C /T M T D１＃２＃３＃４＃５＃６＃７＃８＃９＃１．５/０．５１．５/０．８２/１１．５/０．５/０．１/０．１１．５/０．５/０．２/０．２１．５/０．５/０．３/０．３１．５/０．５/０．２１．５/０．５/０．４１．５/０．５/０．６D C P １．５１．５２１．５１．５１．５１．５１．５１．５T A I C ０．５０．８１０．５０．５０．５０．５０．５０．５S ００００．１０．２０．３０００T MT D ０００００００．２０．４０．６C Z００００．１０．２０．３０００１)配方中其它组分相同.㊀㊀开炼机下片:调节辊距,加入胶料后依次加入T A I C ㊁C Z (T MT D )和D C P ㊁S .待吃料完全后割刀翻炼,调小辊距薄通５次,排气下片.混炼胶硫化:按照１５１ħ下测得的工艺正硫化时间(t ９０),将胶料在平板硫化仪上硫化.１．４㊀性能测试硫化特性按照G B /T １６５８４ １９９６进行测试;拉伸性能按照G B /T５２８ ２００９进行测试;硬度按照G B /T５３１．１ ２００８进行测试;脆性温度按照G B /T１５２５６ ２０１４进行测试.热油老化条件:温度为１５０ħ,时间为２４h ,油料分别为R P Ｇ３和Y H Ｇ１０.按照G B /T１６９０２０１０测定浸油后的体积变化率;按照国标G B /T７７５９．１ ２０１５测定浸油后的压缩永久变形(２５％压缩率).２㊀结果与讨论２．１㊀不同硫化体系下的N B R 硫化特性表２为N B R 在不同硫化体系及不同用量下的硫化特性.表２㊀不同硫化体系的硫化特征参数试样D C P /T A I C D C P /T A I C /S /C ZD C P /T A I C /T MT D１＃２＃３＃４＃５＃６＃７＃８＃９＃M L /(d N m )２．７４２．７４２．６５２．７２２．７５２．７８２．７９２．７０２．８５M H /(d N m )２６．５３２９．１１３４．８９２６．５７２５．０８２３．１１１９．４８１４．５９１１．２０M H －M L /(d N m )２３．７９２６．３７３２．２４２３．８５２２．３３２０．３３１６．６９１１．８９８．３５t ９０/m i n ５５．０６５５．０２５５．８４５６５６．０２５６．２８５５．５９５４．１５５１．０８㊀㊀最高转矩和最低转矩的差值M H －M L 可以反映硫化程度的大小,扭矩的差值越大,橡胶的硫化程度越大.由表１可以看出,在过氧化物体系中,随着D C P 和T A I C 用量的增加,M H －M L 值逐渐升高,N B R 的交联程度逐渐增加;而在过氧化物/硫磺体系和过氧化物/硫载体体系中,随着S /C Z ㊁T MT D 用量的增加,扭矩差值逐渐下降,交联程度降低.过氧化物/硫载体的下降程度最大,这是因为T MT D 显酸性会造成D C P 分解产生的自由基失效,从而降低交联程度,T MT D 的量越多,交联程度就越低.２．２㊀不同硫化体系N B R 的物理机械性能表３为N B R 在不同硫化体系及不同用量下的拉伸性能和硬度.表３㊀不同硫化体系的N B R 硫化胶硬度及拉伸性能试样D C P /T A I C D C P /T A I C /S /C ZD C P /T A I C /T MT D１＃２＃３＃４＃５＃６＃７＃８＃９＃邵尔A 硬度７７７７７８７６７５７６７４７１６９拉伸强度/M P a １４．９１５．２１５．４１５．９１５．７１５．４１５．７１３．５１０．６拉断伸长率/％１８１１６９１２９１９０２１０２２１２４１３３６３４９１００％定伸应力/M P a７．０２７．７２１０．８９６．７７５．７９５．２３４．６３２．９４２．４１㊀㊀由表３可以看出,在过氧化物硫化体系中,随着D C P /T A I C 用量的提高,N B R 硫化胶的拉伸强度逐渐升高;而在过氧化物/硫磺和过氧化物/硫载体硫化体系中,随着S /C Z ㊁T MT D 用量的增加,拉伸强度逐渐降低,尤其是过氧化物/硫载体硫化体系,拉伸强度下降非常严重.这是因为拉伸强度和N B R 的交联程度有关,在一定范围内拉伸强度随着交联密度的增大而上升.随着交联密度的提高,在拉伸应力下承受负荷的分子链数目会逐渐增多,分子链承受的载荷均匀可以降低应力集中点产生的机率,从而提高拉伸强度.在过氧化物体系中加入适量的S /C Z ㊁T MT D (０．２７４ 第３期李瑛瑜,等．硫化体系对丁腈橡胶耐油㊁耐低温和压变性能的影响㊀㊀㊀份)可以提高拉伸强度和拉断伸长率.这是因为硫磺和硫载体形成的硫键由于键能低,在应力作用下可以断裂重排,减少应力的集中程度,将应力在网链上均匀分布从而提高拉伸强度.２．３㊀不同硫化体系的N B R 脆性温度脆性温度(T b )表征的是高分子材料刚开始失去弹性时的温度.当温度高于脆性温度时,高分子链进入高弹态,分子链的运动能力上升.此时的材料呈现出弹性体的特性,具有较好的使用性能;当温度低于脆性温度时,分子链开始发生冻结,进入玻璃化转变区域.材料开始出现部分的变硬㊁发脆现象,甚至会引发裂口导致制品的失效.因此用脆性温度来描述橡胶的低温性能更具有实际意义.表４为不同硫化体系的N B R 脆性温度.表４㊀不同硫化体系下的N B R 脆性温度试样D C P /T A I CD C P /T A I C /S /C ZD C P /T A I C /T MT D１＃２＃３＃４＃５＃６＃７＃８＃９＃脆性温度/ħ－４５－４６－４５－４６－４５－４５－４５－４７－４５㊀㊀由表４可知,不同硫化体系的脆性温度变化不大,脆性温度基本不变.２．４㊀不同硫化体系的N B R 热油老化后的体积变化率㊀㊀橡胶与油长期接触时,一方面,可能会因为溶剂渗透进交联网络中导致体积变大;另一方面,会因为小分子量增塑剂或防老剂等的抽出而导致体积变小.浸油后的体积变化情况是胶料耐油能力的重要表征.图１是不同硫化体系的N B R 在R P Ｇ３和Y H Ｇ１０两种油中于１５０ħ下浸泡２４h 后的体积变化率.(a )R P Ｇ３(b )Y H Ｇ１０图１㊀不同硫化体系的N B R 在油中的体积变化率由图１可以看出,过氧化物硫化的N B R ,随着D C P /T A I C 用量的增加,N B R 硫化胶的体积变化率逐渐降低;而在过氧化物/硫磺硫化体系和过氧化物/硫载体硫化的N B R ,随着S /C Z 和T M T D 用量的增加,N B R 硫化胶的体积变化率却逐渐变大.这是因为N B R 在油中的体积变化与交联程度有关.交联程度增大会使分子链受到的束缚力变大,吸油后分子链的伸展受限程度增大,所以体积变化降低.过氧化物体系因为具有最大的交联程度因而体积变化率最小.２．５㊀不同硫化体系的N B R 热油老化后的压缩永久变形㊀㊀橡胶密封制品具有低的压缩永久变形来保持尺寸稳定性和密封性能,橡胶的压缩永久变形与交联键的类型及交联程度有关.图２是不同硫化体系的N B R 在R P Ｇ３和Y H Ｇ１０油中于１５０ħ下浸泡２４h 后的压缩永久变形.由图２可以看出,在过氧化物硫化体系中,随着D C P /T A I C 用量的增加,N B R 硫化胶的压缩永久变形逐渐减小;而在过氧化物/硫磺硫化体系和过氧化物/硫载体硫化体系中,随着S /C Z 和T MT D 用量的增加,N B R 硫化胶的压缩永久变形逐渐变大.(a )R P Ｇ３８４ 弹㊀性㊀体㊀㊀第３０卷(b )Y H Ｇ１０图２㊀不同硫化体系的N B R 在油中的压缩永久变形随着交联密度的减小,N B R 的压缩永久变形逐渐变大.交联程度越大,橡胶分子链间的三维网络结构越发达,网链平均相对分子质量越小,在长期的压力作用下分子链越不容易发生滑移和取向.解除压力后橡胶的弹性回复能力越强,压缩永久变形越小.３㊀结㊀论(１)过氧化物硫化体系的硫化胶交联程度最大.S /C Z ㊁T MT D 的加入会降低N B R 的交联程度.(２)适量S /C Z ㊁T MT D 的加入可以有效地改善N B R 的物理机械性能.㊀㊀(３)硫化体系的选择对N B R 的脆性温度影响不大.(４)采用过氧化物硫化的N B R 具有最小的体积变化率和压缩永久变形.当m (D C P )ʒm (T A I C )ʒm (S )ʒm (C Z )＝１．５ʒ０．５ʒ０．１ʒ０．１时,N B R 硫化胶具有较好综合性能.参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀张保岗．丁腈橡胶微观结构与性能及高性能丁腈磁性橡胶的制备研究[D ]．青岛:青岛科技大学,２０１３．[２]㊀劳俊杰．环保型丁腈橡胶基共混材料的制备和性能研究[D ]．青岛:青岛科技大学,２０１４．[３]㊀刘建文．耐低温橡胶密封材料的研究[D ]．广州:华南理工大学,２０１４．[４]㊀朱江,辛国荣,庞必幸．丁腈橡胶耐寒耐油性能的研究[J ]．特种橡胶制品,２００８,２９(２):２６Ｇ２９．[５]㊀G E R DL O R B E R ,董静．密封技术发展史[J ]．机电产品市场,２００２(９):５４Ｇ５６．[６]㊀董霞．助交联剂对氢化丁腈橡胶硫化的影响[D ]．青岛:青岛科技大学,２０１４．[７]㊀丁莹．硫化体系对E P D M 橡胶交联网络及其动态力学性能的影响[D ]．青岛:青岛科技大学,２０１４．[８]㊀D E G R A N G E J M ,T H OM I N E M ,K A P S A P ,e t a l ．I n f l u e n c e o f v i s c o e l a s t i c i t y o nt h et r i b o l o gi c a lb e h a v i o u ro f c a r b o n b l a c k f i l l e d n i t r i l e r u b b e r (N B R )f o r l i p se a l a p pl i c a t i o n [J ]．W e a r ,２００５,２５９(１):６８４Ｇ６９２．[９]㊀李冠．耐低温丁腈橡胶Ｇ金属复合密封垫片的制备[D ]．南昌:南昌大学,２０１１．[１０]王鹤．过氧化物硫化三元乙丙橡胶的过程模拟及其交联网络结构分析[D ]．青岛:青岛科技大学,２０１５．[１１]杨清芝．实用橡胶工艺学[M ]．北京:化学工业出版社,２００５．[１２]B H O WM I C K A K ,D ESK ．E f f e c to f c u r i n g t e m pe r a t u r ea n d c u r i n g s y s t e mo nn e t w o r ks t r u c t u r e a n d t e c h n i c a l p r o pe r t i e sof p o l y b u t a d i e n e a n d s t yr e n e Ｇb u t a d i e n e r u b b e r [J ]．J o u r n a l o f A p p l i e dP o l ym e r S c i e n c e ,１９８１,２６(２):５２９Ｇ５４１．E f f e c t o f v u l c a n i z a t i o n s y s t e mo no i l r e s i s t a n c e ,l o wt e m pe r a t u r e r e s i s t a n c e a n d c o m pr e s s i o n s e t o f n i t r i l e r u b b e r L IY i n g y u ,C H E N L o n g,Z H A OF e i (K e y L a bo f R u b b e r Ｇp l a s t i ca n d E n g i n e e r i n g ,M i n i s t r y o f E d u c a t i o n ,Q i n g d a oU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,Q i n g d a o ２６６０４２,C h i n a )A b s t r a c t :I n t h i s p a p e r ,t h e e f f e c t s o f d i f f e r e n t v u l c a n i z a t i o n s y s t e m s ,i n c l u d i n g pe r o x i d e v u l c a n i z a t i o ns y s t e m ,p e r o x i d e /s u lf u rv u l c a n i z a t i o ns y s t e m a n d p e r o x i d e /s u l f u r Ｇd o n o rv u l c a n i z a t i o n s y s t e m ,o n c u r e c h a r a c t e r i s t i c s ,p h y s i c a l a n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s ,o i l a n d l o wt e m pe r a t u r e r e s i s t a n c e ,c o m p r e s s i o ns e t of n i t r i l e r u b b e r w e r ei n v e s t ig a t e d ．Th e r e s u l t s s h o w e d t h a tt h e p h ys i c a la n d m e c h a n i c a l p r o p e r t i e so f p e r o x i d e /s u l f u rv u l c a n i z a t i o ns y s t e m w a st h eb e s t ,a n dt h ev o l u m ec h a n ge r a t i o a n d c o m p r e s s i o ns e tw e r e t h e l o w e s t af t e ro i l ag i n g．W h e nt h er a t i oo fD C PʒT A I Cʒs u l f u r ʒa c c e l e r a t o rw a s１．５ʒ０．５ʒ０．１ʒ０．１(m a s s ),t h ev u l c a n i z e dr u b b e rh a dt h eb e s tc o m pr e h e n s i v e p r o p e r t i e s ．T h e v u l c a n i z a t i o ns y s t e mh a d s m a l l e f f e c t o n l o wt e m pe r a t u r e r e s i s t a n c e ．K e y wo r d s :v u l c a n i z a t i o n s y s t e m ;N B R ;o i l r e s i s t a n c e ;l o wt e m p e r a t u r e r e s i s t a n c e ;c o m p r e s s i o n s e t９４ 第３期李瑛瑜,等．硫化体系对丁腈橡胶耐油㊁耐低温和压变性能的影响㊀㊀㊀。
硫化用量对SIBR性能的影响
98在1984年Nordsiek [1]提出集成橡胶概念，即通过分子设计把几种橡胶的特点集于一身后，1985年德国Hüls公司首先开发成功苯乙烯-异戊二烯-丁二烯共聚橡胶（SIBR）并实现工业化，商品名为Vestogral；1990年美国Goodyear公司亦开始研究SIBR，翌年投入生产，商品名为Cyber [2]。
二者都主要用于全天候、长寿命高速轮胎。
集成橡胶SIBR作为一种新型的主要用于轮胎胎面的合成橡胶，是迄今为止性能最为全面的聚二烯烃类橡胶[3]。
其显著特点是分子链由多种结构的链段构成，不同结构的链段提供给橡胶不同的性能。
这样，集成橡胶SIBR 集成了各种橡胶的优点而弥补了各种橡胶的不足，同时满足了轮胎胎面对全天候、长寿命和经济性的要求，集成橡胶的这些优点使它至今仍是科研人员研究的热点[4-6]。
中国石化北京化工研究院燕山分院结合自己的技术优势和特点，采用一步加料法合成SIBR。
在模试和中试装置上进行了大量的基础研究，合成出了物理机械性能和动态力学性能均较突出的集成橡胶并申请了多项专利，还成功开发出了工业化牌号SIBR2505和SIBR2535。
集成橡胶具有优异的动态力学性能和较好的物理机械性能是其他胶种无法比拟的，完全满足胎面用胶要求具有优异的抗湿滑性能和低滚动阻力性能的需求，从而将促进高速公路网的蓬勃发展。
SIBR的成功开发也将进一步解决我国碳五资源的综合利用问题。
本工作主要研究了在硫磺硫化体系下，不同硫磺用量对SIBR的加工性能、硫化特性及硫化胶的物理机械性能、动态力学性能，以及老化性能的影响规律。
1 实验部分1.1 配方生胶SIBR 100份[S/I/B=20/40/40（质量百分比）]；炭黑N330 65份；氧化锌 4份；硬脂酸 2份；防老剂 4.5份；芳烃油 10份；其他 1.7份；促进剂NS 1.4份；硫磺1.4～2.0份。
1.2 混炼工艺一段工艺：1.57L Farril密炼机，温度80℃ 、转速 80r/min。
橡胶中硫化物
橡胶中硫化物橡胶中的硫化物橡胶是一种重要的工业材料，具有良好的弹性和耐磨性，广泛应用于汽车制造、轮胎生产、建筑工程等众多领域。
而橡胶中的硫化物是赋予橡胶其特殊性能的重要成分之一。
硫化物是指由硫与其他元素形成的化合物。
在橡胶中，硫化物是通过硫化反应将橡胶分子中的双键与硫原子连接而形成的化合物。
这个过程称为硫化，也是橡胶加工中的重要步骤之一。
硫化反应在橡胶行业中具有重要的意义。
通过硫化反应，橡胶的物理性能得到显著改善，使其具备了优异的弹性、耐磨性和耐老化性能。
同时，硫化还可以增加橡胶的强度和耐用性，提高其抗拉强度和耐高温性能，从而使橡胶适用于更广泛的工程领域。
在硫化反应中，硫化剂是起到催化作用的重要因素。
常用的硫化剂有硫、硫酰胺类化合物、硫氰酸盐等。
硫化剂与橡胶分子中的双键发生反应，形成硫键，将橡胶分子交联在一起，从而形成三维网络结构。
这种网络结构赋予了橡胶优异的物理性能，并使其具有良好的拉伸性能和回弹性。
硫化反应的条件和过程也是影响橡胶性能的重要因素。
通常，硫化反应需要在高温下进行，以促使硫化剂与橡胶分子发生反应。
硫化温度的选择要根据具体橡胶的特性和应用环境来确定，一般在150-200摄氏度之间。
此外，硫化反应还需一定时间，以确保硫化剂充分反应，形成稳定而均匀的硫化网络结构。
橡胶中的硫化物不仅影响着橡胶的物理性能，还对橡胶的加工工艺和应用性能产生重要影响。
硫化过程中，硫化剂的选择和使用量、硫化温度和时间的控制都会直接影响橡胶的硫化程度和网络结构，从而决定了橡胶的性能和用途。
硫化物还可以通过添加剂的方式在橡胶中引入。
添加剂可以改变橡胶硫化物的结构和性能，以满足特定的应用需求。
例如，可以通过添加促进剂来加快硫化反应速度，提高硫化程度；也可以通过添加抗氧剂来增强橡胶的耐老化性能。
橡胶中的硫化物是赋予橡胶其特殊性能的重要成分。
硫化反应通过形成硫键将橡胶分子交联在一起，形成稳定而均匀的硫化网络结构，赋予橡胶优异的物理性能和耐用性。
橡胶的硫化及成型加工简介
橡胶的硫化及成型加工工艺【摘要】随着我国经济的高速发展，我国橡胶工业的技术水平和生产工艺得到很大程度上的提高。
硫化是橡胶加工的主要工艺之一，在这道工艺中，橡胶经过一系列复杂的化学反应及成型加工，失去了混炼胶的可塑性具有了交联橡胶的高弹性，仅为获得优良的物理机械性能、耐热性、耐溶剂性、及耐腐蚀性能，提高橡胶制品的使用价值和应用范围。
本文以氯丁橡胶为例，介绍橡胶的硫化及成型加工工艺。
【关键字】橡胶硫化行为成型加工工艺氯丁橡胶硫化是橡胶加工最后也是最重要的一个工艺过程。
在硫化过程中，由于橡胶的化学结构发生变化，导致其物理机械性能和化学性能得到显著改进，从而成为有价值的宝贵材料。
1 硫化对结构与性能的影响未硫化时，橡胶分子是呈卷曲状的线形结构，其分子链具有运动的独立性，大分子之间是以范德华力相互作用的。
当受外力作用时，大分子链段易发生位移，在性能上表现出较大的变形，可塑性大，强度不大，具有可溶性。
硫化后，橡胶大分子被交联成网状结构，大分子链之间有主价键力的作用，使大分子链的相对运动受到一定的限制。
在外力作用下，不易发生较大的位移，变形减小，强度增大，失去可溶性。
橡胶在硫化过程中，其分子结构是连续变化的，如交联密度在一定的硫化时间内是逐渐增加的。
硫化时所发生的化学反应是比较复杂的，交联反应和降解反应都在发生，交联反应使橡胶分子成为网状结构，降解反应使橡胶分子断键。
在硫化初期以交联为主，交联密度增加，到一定程度降解反应增加，交联密度又会下降。
硫化过程的橡胶分子结构的变化显著地影响着橡胶各种性能。
橡胶的各种性能随硫化时间的增加而有一定规律的变化。
上图说明在一定硫化时间内，永久变形随硫化时间的增加而逐渐下降；硬度随硫化时间的增加而逐渐增高；拉伸强度、定伸应力、弹性当增高到一定值后边便开始下降。
这些规律都是由于在硫化过程中橡胶分子链产生交联度不同所致。
以氯丁橡胶（CR）为例，随硫化程度的提高：1）力学性能：弹性、定伸强度、撕裂强度、硬度提高。
橡胶硫化对产品性能的变化和硫化“三要素”
橡胶硫化对产品性能的变化和硫化“三要素”橡胶硫化是指将橡胶与硫化剂在一定条件下进行反应，形成交联结构的过程。
硫化处理可以显著改变橡胶的性能，提高其耐热性、耐候性、硬度和强度等特性。
在橡胶硫化过程中，有三个重要的要素，分别是硫化剂、硫化温度和硫化时间。
这三个要素相互作用，决定了橡胶硫化的程度和性能表现。
硫化剂是橡胶硫化的主要原料，其作用是通过和橡胶分子发生反应，形成硫化键，使橡胶分子之间形成交联结构。
常用的硫化剂有硫、硫醇、二硫化碳等。
不同的硫化剂对橡胶的硫化效果和性能表现有所不同。
硫醇硫化剂主要用于高硫化温度的硫化系统，如硫磺会引起橡胶和硫磺的黄变现象，影响橡胶的色相；二硫化碳硫化剂适用于低硫化温度的硫化系统，能改善橡胶的臭味问题。
硫化温度是指橡胶硫化反应的温度条件。
不同的橡胶材料对硫化温度的适应范围有所不同，一般在140-160摄氏度之间，过高或过低的硫化温度都会影响橡胶硫化效果。
较高的硫化温度能使橡胶硫化速度加快，但过高的硫化温度也会导致橡胶发生过硫化和老化，降低其性能指标。
过低的硫化温度则会使硫化反应进行不完全，影响橡胶硫化程度，使其性能不达标。
硫化时间是指橡胶硫化反应的时间长度。
硫化时间与硫化温度、硫化剂的选择密切相关。
在硫化反应初期，橡胶分子之间的交联结构生成较快，反应速度较快，橡胶硫化速度较快；而在硫化反应后期，生成交联结构的速度会缓慢下来。
过短的硫化时间会使橡胶硫化不完全，性能不稳定；过长的硫化时间则可能导致橡胶发生过硫化和老化。
因此，合理控制硫化时间对橡胶的性能稳定性和品质是非常重要的。
1.提高橡胶的物理和机械性能：橡胶硫化后，交联结构的形成使得橡胶具有更高的强度、硬度和拉伸性能。
硫化后的橡胶具有更好的抗撕裂性能、抗压缩性能和耐磨性能。
2.提高橡胶耐热性和耐候性能：橡胶硫化后，交联结构密度增加，使得橡胶的耐热性和耐候性能得到显著提高。
硫化后的橡胶具有更好的耐高温性能、耐低温性能和抗氧化性能。
硫化对橡胶结构与性能的影响
硫化对结构与性能的影响：在橡胶制品生产过程中，硫化是最后一道加工工序。
在这道工序中，橡胶经过一系列复杂的化学反应，由线型结构变成体型结构，失去了混炼胶的可塑性具有了交联橡胶的高弹性，进而获得优良的物理机械性能、耐热性、耐溶剂性及耐腐蚀性能提高橡胶制品的使用价值和应用范围。
硫化前：线性结构，分子间以范德华力相互作用；性能：可塑性大，伸长率高，具有可溶性；硫化时：分子被引发，发生化学交连反应；硫化后：网状结构，分子间以已化学键结合；结构：（1）化学键；（2）交联键的位置；（3）交联程度；（4）交联；性能: （1）力学性能(定伸强度.硬度.拉伸强度. 伸长率.弹性) （2）物理性能（3）化学稳定性硫化后；湛江市伟达机械实业有限公司橡胶的性能变化：以天然橡胶为例，随硫化程度的提高；（1）力学性能的变化（弹性. 扯断强度. 定伸强度. 撕裂强度. 硬度）提高（伸长率. 压缩永久变形. 疲劳生热）降低（2）物理性能的变化透气率、透水率降低不能溶解，只能溶胀耐热性提高（3）化学稳定性的变化化学稳定性提高，原因a. 交联反应使化学活性很高的基团或原子不复存在，使老化反应难以进行b . 网状结构阻碍了低分子的扩散，导致橡胶自由基难以扩散橡胶硫化条件的选取及确定一、硫化压力（1）橡胶制品硫化时都需要施加压力，其目的是：a.防止胶料产生气泡，提高胶料的致密性；b.使胶料流动，充满模具，以制得花纹清晰的制品c.提高制品中各层（胶层与布层或金属层、布层与布层）之间的粘着力，改善硫化胶的物理性能（如耐屈挠性能）。
（2）一般来说，硫化压力的选取应根据产品类型、配方、可塑性等因素决定。
（3）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，甚至可用常压硫化加压的方式有以下几种：(1) 液压泵通过平板硫化机把压力传递给模具，再由模具传递给胶料(2) 由硫化介质（如蒸汽）直接加压(3) 由压缩空气加压(4) 由注射机注射湛江市伟达机械实业有限公司二、硫化温度和硫化时间硫化温度是硫化反应的最基本条件。
硫化橡胶热膨胀系数
硫化橡胶热膨胀系数
硫化橡胶的热膨胀系数是一个重要的物理性质，它描述了在温度变化时橡胶材料的尺寸变化情况。
热膨胀系数通常用单位温度变化时长度变化的比例来表示，单位为1/摄氏度（或1/开尔文）。
对于硫化橡胶而言，其热膨胀系数会受到硫化程度、填料类型、填料含量、硫化体系等因素的影响。
首先，硫化程度对硫化橡胶的热膨胀系数有显著影响。
一般来说，硫化程度越高，硫化橡胶的热膨胀系数越低。
这是因为硫化程度高的橡胶分子间交联结构更加紧密，难以在温度变化时产生较大的尺寸变化。
其次，填料类型和填料含量也会对硫化橡胶的热膨胀系数产生影响。
填料可以改变橡胶的内部结构，从而影响其热膨胀特性。
一般来说，填料含量越高，硫化橡胶的热膨胀系数越低，因为填料可以减缓橡胶的热膨胀。
最后，硫化体系也是影响硫化橡胶热膨胀系数的重要因素。
不同的硫化体系会对橡胶的结构和性能产生不同的影响，从而影响其热膨胀系数。
综上所述，硫化橡胶的热膨胀系数受多种因素影响，包括硫化
程度、填料类型和含量，以及硫化体系等。
在实际应用中，需要综
合考虑这些因素，选择合适的硫化橡胶材料以满足具体的工程需求。
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7.1硫化对结构与性能的影响在橡胶制品生产过程中，硫化是最后一道加工工序。
在这道工序中，橡胶经过一系列复杂的化学反应，由线型结构变成体型结构，失去了混炼胶的可塑性具有了交联橡胶的高弹性，进而获得优良的物理机械性能、耐热性、耐溶剂性及耐腐蚀性能提高橡胶制品的使用价值和应用范围硫化前：线性结构，分子间以范德华力相互作用性能：可塑性大，伸长率高，具有可溶性硫化时：分子被引发，发生化学交连反应硫化后：网状结构，分子间以已化学键结合结构：（1）化学键。
（2）交联键的位置；（3）交联程度（4）交联性能: 1)力学性能(定伸强度.硬度.拉伸强度. 伸长率.弹性)2）物理性能 3）化学稳定性硫化后橡胶的性能变化：以天然橡胶为例，随硫化程度的提高1） 力学性能的变化（弹性. 扯断强度. 定伸强度. 撕裂强度. 硬度）提高（伸长率. 压缩永久变形. 疲劳生热）降低2）物理性能的变化透气率、透水率降低 不能溶解，只能溶胀 耐热性提高2） 化学稳定性的变化化学稳定性提高原因 a. 交联反应使化学活性很高的基团或原子不复存在，使老化反应难以进行b . 网状结构阻碍了低分子的扩散，导致橡胶自由基难以扩散7.2 硫化历程在硫化过程中，各种性能均会随硫化的进程而发生变化，这种变化曲线能够反映胶料的硫化历程，故称为硫化历程图。
下图为用硫化仪测出的硫化历程曲线。
该曲线反映胶料在一定硫化温度下，转子的转矩随硫化时间的变化。
A焦烧阶段；B.热硫化阶段；C.平坦硫化阶段；D.过硫化阶段A1.操作焦烧时间；A2.剩余焦烧时间1. 焦烧阶段（焦烧期－硫化起步阶段，硫化诱导期）1) 图中的 ab段称为胶料的焦烧阶段，此时交联尚未开始，胶料在模腔内具有良好的流动性，也称为硫化诱导阶段。
胶料焦烧时间的长短决定胶料的焦烧性能和操作安全性。
胶料焦烧时间受胶料中硫化促进剂和胶料本身的热历史的影响较大2) 焦烧时间既包括橡胶在加工过程中由于热积累消耗掉的焦烧时间A1，称为操作焦烧时间；也包括胶料在模腔中保持流动性的时间A2，称为剩余焦烧时间硫化起步——硫化时，胶料开始变硬而后不能进行热塑 性流动的那一点时间（焦烧）。
焦烧期的长短：决定了胶料的焦烧性及操作安全性。
取决于方，特别是促进剂。
可用迟效性促进剂：CZ焦烧时间的起点：实际上是从混炼时加入硫磺的那一时刻开始焦烧阶段的终点胶料开始发硬并丧失流动性操作焦烧时间——混炼，停放，成型残余焦烧时间——进入模具后加热开始到开始 硫化这段时间若：操作焦烧时间 > 焦烧时间，就发生焦烧防止焦烧：A 具有较长的焦烧时间：配方B 混炼、停放要低温，成型时要迅速，即减少操作焦烧时间2. 热硫化阶段（欠硫期－预硫阶段）1）热硫化阶段即图中的bc段，在该阶段橡胶的交联以一定的速度开始进行。
诱导期后，开始交联，至正硫化。
2)热硫化的速度和时间取决与胶料的配方和硫化的温度。
3)在此阶段，交联度低，即使在此阶段的后期，性能（主要是拉伸强度、弹性等）尚未达到预期的要求4)但其抗撕性、耐磨性，则优于正硫化胶料，若要求这些性能时制品可以轻微欠硫。
3. 硫化平坦阶段（正硫期－正硫化阶段）硫化平坦阶段即图中的cd段， 此时交联反应已趋于完成，反应速度已较为缓和。
硫化胶的综合物理机械性能已达到或接近最佳值。
正硫化：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。
正硫化前期成为欠硫；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。
正硫化时间：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”。
工艺正硫化时间：在实际操作中，往往是从制品的某些主要性能指标进行选择，从而确定正硫化时间，与理论上的综合物理性能有所区别，具有工艺上的概念。
因此，将通过这种确定的正硫化时间称为工艺正硫化时间。
一般橡胶制品的“工艺正硫化时间’ 应取其胶料的应力、应变最高值稍前一点制品达到适当的交联度的阶段，此时各项力学性能均达到或接近最佳值，其综合性能最好。
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。
正硫化时间的选取：拉伸强度达到最高值略前的时间.主要是考虑“后硫化”。
4. 过硫阶段（过硫期）d 以后的部分为过硫化阶段。
在这一阶段中，不同的橡胶表现的情况不同：天然橡胶由于氧化断链反应程度较机械性能下降；而大部分的合成橡胶，如SBR、NBR由于热交联和热氧化两种作用程度接近，因此，物理机械性能变化甚小或基本保持恒定。
1）正硫化后，继续硫化进入过硫化。
进入过硫化后：性能下降 ： 硫化返原（断链多于交联，NR、IIR）性能恒定甚至上升 ： 非返原（交联占优、环化）2）交联和氧化断链两种反应贯穿于橡胶硫化过程的始终。
只是在硫化过程的不同阶段两种反应优势不同。
3）进入过硫的早晚，即硫化平坦期的宽窄，主要取决于 两个方面：1）配方（如TMTD）；2）温度7.3 正硫化及其测定方法（一）正硫化及正硫化时间1．正硫化：橡胶制品性能达到最佳值时的硫化状态。
2．正硫化时间：达到正硫化状态所需要的时间。
3．欠硫：处于正硫化前期，或者说硫化最佳状态之前的状态4．过硫：处于正硫化后期，或者说硫化最佳状态之后的状态（二）正硫化时间的测定方法1．物理—化学法（1）游离硫测定法（理论正硫化时间）（2）溶胀法（理论正硫化时间）2．物理机械性能测定法（1）300%定伸应力法（理论正硫化时间）（2）拉伸强度法（工艺正硫化时间）（3）压缩永久变形法（理论正硫化时间）（4）综合取值法3．专用仪器法用于测定橡胶硫化特性的测试仪器有各类硫化仪和门尼粘度计（1） 硫化仪法（2） 门尼粘度仪门尼焦烧时间t5：随硫化时间增加，胶料门尼值下降到最低点开始上升，一般由最低点上升至5个门尼值的时间称为门尼焦时间硫化特性曲线 ： 初始粘度、最低粘度、焦烧时间、硫化速度.正硫化时间、活化能。
测定原理：胶料的剪切模量与交联密度成正比。
G ＝ D · R · T 胶料剪切模量 交联密度 气体常数度门尼硫化时间t35：由最低点上升至35个门尼值所需硫化时间称为门尼硫化时间正硫化时间= t5+10（t35- t5）门尼硫化速度（Δt30）：Δt30= t35-t5膨胀法是公认的测定正硫化时间的标准方法，所测得的正硫化时间为理论正硫化时间。
物理机械性能测定法和硫化仪法所测定的结果均为工艺正硫化时间1） 对硫化曲线常用平行线法进行解析，就是通过硫化曲线最小转矩和最大转矩值，分别引平行于时间轴的直线，该两条平行线与时间轴距离分别为ML和MH，即 ML—最小转矩值，反映未硫化胶在一定温度下的流动性；2） MH—最大转矩值，反映硫化胶最大交联度；焦烧时间和正硫化时间分别以达到一定转矩所对应的时间表示：3） 焦烧时间ts1—从实验开始到曲线由最低转矩上升1kg·cm所对应的时间4） 起始硫化时间tc10：转矩达到ML+10%（MH—ML）时所对应的硫化时间5） 正硫化时间tc90—转矩达到ML+90%（MH—ML）时所对应的硫化时间6） 通常还以硫化速度指数VC=100/（tc90—tsx）。
7.4 硫化条件的选取及确定一、硫化压力1)橡胶制品硫化时都需要施加压力，其目的是：a.防止胶料产生气泡，提高胶料的致密性；b.使胶料流动，充满模具，以制得花纹清晰的制品c.提高制品中各层（胶层与布层或金属层、布层与布层）之间的粘着力，改善硫化胶的物理性能（如耐屈挠性能）。
2)一般来说，硫化压力的选取应根据产品类型、配方、可塑性等因素决定。
3)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，甚至可用常压硫化加压的方式有以下几种：(1) 液压泵通过平板硫化机把压力传递给模具，再由模具传递给胶料(2) 由硫化介质（如蒸汽）直接加压(3) 由压缩空气加压(4) 由注射机注射二、硫化温度和硫化时间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、产品质量和企业的经济效益硫化温度高，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各种橡胶的最宜硫化温度一般是：NR<143℃；SBR<180℃；IR、BR、CR<151℃；IIR<170℃；NBR<180℃1.等效硫化时间的计算1.通过范特霍夫方程计算等效硫化时间根据范特霍夫方程，硫化温度和硫化时间的系可用下式表示：τ1/τ2=k式中 τ1—温度为t1的正硫化时间，minτ2—温度为t2的正硫化时间，minK—硫化温度系数例：已知某一胶料在140℃时的正硫化时间是20min，利用范特霍夫方程可计算出130℃和150℃时的等效硫化时间130℃的等效硫化时间为40min；150℃的等效硫化时间为10min2．硫化效应的计算（1）硫化效应的计算硫化效应等于硫化强度和硫化时间的乘积，即：E=I·t式中 E—硫化效应；I—硫化强度；t—硫化时间硫化强度是胶料在一定温度下单位时间内所达到的硫化程度, 它与硫化温度系数和硫化温度有关I=K（T-100）/10式中 K—硫化温度系数（由实验测定，或一般取K=2） T—硫化温度在实际计算中，由于每一种胶料硫化时，在硫化曲线上都有一段平坦范围，因此在改变硫化条件时，一般只要把改变后的硫化效应控制在原来的硫化条件的最小和最大硫化效应的范围内，制品的物理机械性能就可相近。
设原来的最大硫化效应为E大，最小硫化效应为E小，改变后的硫化效应为E，则要求：E小<E<E大例如；测得某一制品胶料的正硫化时间为130×20min，平坦硫化范围为20~120min，其最大和最小的硫化效应为：E小=2（130-100）/10·20=160 E大=2（130-100）/10·120=960因此，要求该制品在改变硫化条件后的硫化效应E必须满足下列条件：160<E<960（二）硫化热效应及热平衡1．硫化热效应硫化过程中，生胶与硫黄之间的化学反应是一个放热反应过程。
实验证明，生成热随结合硫黄的增加而增高。
在硫化开始阶段，因硫黄的熔融需要吸收热量，会出现温度降低的现象。
2．硫化热平衡硫化可看成是热交换过程，在供热方面有来自加热介质升温时的热量及胶料的反应生成热；在耗热方面，有胶料的吸热. 设备的散热及冷凝水的吸热等.6 硫化方法橡胶制品多种多样，硫化方法也很多，可按使用设备的种类、加热介质的种类、硫化工艺方法等来分类。