硫化及硫化工艺

31 29Hale Waihona Puke Baidu
27 25 0.085 0.09 0.095 0.1 0.105 0.11 0.115 0.12 0.125
能。
损耗因子,Tanδ
图4 胎面胶的生热和损耗因子的关系
硫化及硫化体系—硫化理论的几个概念
•
抗返原性是硫化胶抗热老化性能好坏的重要参数之一，一般
有两种测量方法。一种是采用定伸法，即：
硫化及硫化体系—硫化理论的几个概念
•
门尼粘度用于表征其胶料的加工性能，它关系到胶料的压延、挤出等
生产过程的控制。硫化仪测出的弹性模量S′的最低扭矩ML值也可以表征胶
料的加工性能，在试验温度下其值越小，胶料的流动性越好。对轮胎不同
部件的胶料性能进行了测试,结果见下图。
最低扭矩,ML
4.0
3.5
3.0
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•
使用硫化仪测试胶料的硫化曲线，检测迅速及时，通过一条
弹性模量S’曲线即可了解到终炼胶的有关加工性能、硫化特性和
物理性能的诸多特性。一般对终炼胶进行100%硫化仪的检测，试
验条件为：185℃×4′或195℃×2′。并辅以一定比例的门尼粘
度、门尼焦烧、硬度和比重的检测。
老化性能。
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• 抗撕裂强度、疲劳寿命等性能在开始时随交联键数的增加而提高， 在达到一定交联密度时出现峰值，而后随交联网络的形成而降低。 滞后性能则随着交联密度的增加而降低，是变形能的度量，这种 能量并不贮存或形成于网络结构链中，而是转化为热量。
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1-抗撕裂强度、疲劳寿命 2-静态模量 3-高速动态模量 4-硬度 5-拉伸强度 6-滞后、永久变形、摩擦系数
值时开始至下降5%或10%的时间(t-95或t-90)来表示。硫化胶的
硫化平坦线越长，胶料下降5%或10%的时间越长，抗返原性越好。
•
根据我们试验的经验认为，选择180℃做胶料的抗返原性是
比较合理的，在此温度下既可区分出不同材料的硫化抗返原性又
比较节省时间。它可用于研究硫化后稳定剂的性能以及胶料耐热
• 硫化仪测定的弹性模量S′和粘性模量S″这两个参数足以计算其 它参数，如损耗因子、复合模量(扭矩)S*及硫化速率等。从 Tanδ曲线可以看出胶料在硫化过程中损耗因子的变化，利用损 耗因子Tanδ值可以预测混炼胶料的加工性和分散性、硫化胶的 生热特性和硫化胶料的抗返原性等。
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• 图1 交联密度与硫化胶性能的关系
硫化及硫化体系—硫化理论的几个概念
硫化历程与硫化曲线的应用 使用硫化仪记录硫化历程。硫化开始，试样的剪切模量增大。
当记录下来转矩上升到稳定值或最大值时，便得到一条转矩与时 间的关系曲线，即硫化曲线。
曲线的形状与试验温度和胶料特性有关。任何一种橡胶以硫 化时间与一项性能对应作图，可以得到趋势相仿的曲线。
同一配方相同的混炼工艺，添加橡胶分散剂后使 其胶料的Tanδ@ML值大幅增加。
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• Tanδ@MH是胶料弹性模量(扭矩)最
生热, ℃
高时的损耗因子，Tanδ@MH虽然是
37
在硫化温度下测得的，但它的大小
35
与硫化胶生热有很好的相关性。
33
• 图4是对胎冠胶料的测试结果。对其 他胶料也进行了相关的专题研究， 发现它们也具有此规律。为此，可 以使用Tanδ@MH预测胶料的生热性
2.5
2.0
1.5
1.0
50
60
70
80
90
100
门尼粘度
图3 轮胎胶料的门尼粘度与硫化仪的最低扭矩值的关系
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•
轮胎不同部件胶料在100℃条件下测定的门尼粘度值与胶料
在180℃下硫化仪测定的ML值的数据，它们具有很好的相关性。
•
可以利用硫化温度下测定的ML值预测胶料的加工性能。损耗
硫化及硫化体系-2
刘燕生 2008-10-18
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• 硫化是使大分子形成网络结构，交联密度对硫化胶性能有着显著 的影响。
• 随着硫化的进行，静态模量的提高大于动态模量的提高。动态模 量是粘性和弹性影响的综合，静态模量则是弹性的单一度量，硫 化可使橡胶由粘性或塑性行为向弹性转移。
• 抗返原性%= ×100% 6倍正硫化时间的 300%定伸 应力 正硫化点的300%定伸应力 正硫化点的 300 %定伸应力
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•
另一种方法是采用硫化仪测定硫化胶的抗返原性(有些胶料
硫化时不具有明显的交联饱和度即胶料硫化曲线一直增大，其胶
料不能用此方法测定抗返原性)。测量时以弹性模量S′到达最大
硫化及硫化体系—硫化理论的几个概念
曾对各种混炼胶进行研究发现，同一种混炼胶在 密炼机中排下料后，在开炼机上的不同捣炼次数对压 延和挤出生产是有影响的。不能达到规定的捣炼次数 时对压延和挤出生产工艺有不利的影响。随着胶料捣 炼次数的增加改善了胶料的加工性能和分散性，通过 检测胶料的性能发现Tanδ@ML值增加。
过硫化阶段会出现3种状态。第1种是曲线继续上升， 第2种 是曲线保持原有水平并持续一个阶段，第3种是曲线下降。
硫化及硫化体系—硫化理论的几个概念
硫化及硫化体系—硫化理论的几个概念
硫化曲线大体上标志着胶料的硫化特点及历程中各阶段。 1+2 操作过程中用去和剩余的焦烧时间,3总焦烧时间 4-热硫化时间 6-平坦硫化时间 7一过硫化时间。 A1是操作过程中最大焦烧时间，超过此时间将产生焦烧现象。B2是模型硫化 时问。焦烧是指热硫化作用开始前延迟状态中的时间，其长短主要由胶料配方决 定，其中促进剂的影响最大，而操作过程中的热也是一个影响因素，每批胶料之 间也总存在着差别。热硫化开始，胶料的弹性和抗张性急剧增加，至正硫化为止 为热硫化时间。达到正硫化后，抗张性能可在一个阶段保持优良性能，这一阶段 为平坦硫化时间。抗张性能下降即为过硫化状态，
因子是描述胶料粘性模量和弹性模量关系的基本参数。Tanδ@ML
是指胶料在硫化温度下弹性模量最低时的损耗因子，这时虽然是
在硫化温度下，但胶料还未起硫，从其损耗因子定义式可知只有
粘性模量增加或弹性模量减少才能使损耗因子提高，Tanδ@ML可
以表征混炼胶的加工性能和分散性能，同一配方数值越大其加工
性能越好、胶料的分散性越好。