橡胶硫化原理工艺课件

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硫化机工作原理及组成说明PPT课件

硫化机常见故障：
序号 1
2 3
问题
处理方法
温控仪读数不准，出现乱码(如或更换接插件
3.可能电缆断了，需更换电缆
升温阶段，到一定温度后，温度升不上去
4.测温元件损坏，需更换元件 1.可能没放隔热板，需放隔热板 2.可能把硫化时间打开了，需把硫化时间关闭。 3.隔热板受潮，需到隔热板烘干，温度才能上去
压力打不上去
1.可能机架压太紧把水咀压住，把机架螺栓稍松一下
2.可能水压泵有空气需排气
3．可能水压泵漏气，各接口没有拧紧需重新拧紧，或需更换垫圈
1400 1600 1800 2000 2200
20.6
1653×830
2150×830×750
10
957
24.6
1653×1000
2150×1000×750
12
1180
22.8
1876×830
2380×830×900
10
1290
27.2
1876×1000
2380×1000×900
12
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25
2079×830
一、工作原理
橡胶带硫化是一个由生胶变为熟胶的过程，在这个过程中需要提供压力，温度，及控制硫化时间。硫化机则满足这个过程，由机架及水压板提供压力，电控箱及加热板提供温度及控制硫化时间。一般国内普通橡胶带硫化温度为145度，硫化压力不超过 1.5 mpa,硫化时间根据胶带不同约在30～ 60分钟不等.
1228×1000 1700×1000×585 12
715
1431×830 1950×830×750
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橡胶硫化—硫化工艺条件(橡胶加工课件)

内容
一硫化历程—硫化概念、原理与正硫化
二硫化工艺条件—硫化三要素
三硫化方法—工艺与设备四硫化质量分析—问题与对策
1.硫化工艺条件—温度
❖ 硫化工艺条件即硫化三要素—温度,时间和压力; ❖ 硫化温度是硫化反应的最基本条件。 ❖ 硫化温度高，硫化速度快，生产效率高；反之生产效率低 ❖ 硫化温度:电(硫化介质)间接加热，硫化介质直接加热或红
外、辐射能加热等。硫化介质是传递热能的物质，如饱和蒸汽、过热水、热空气、
熔融盐、固体微粒等。
1.硫化工艺条件—温度
❖ 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。
方程可计算出130℃和150℃时的等效硫化时间（ K＝2 ）。
程度或胶料在一定温度下的硫化速度
t 100
I K 10
3.硫化工艺条件—硫化时间
例1：某制品正硫化条件为148℃×10min，K＝2，问硫化温度改为153℃、158℃、138℃时其等效硫化时间应分别是多少?
3.硫化工艺条件—硫化时间
例2 某胶料的硫化温度系数为2.17，当140℃时正硫化时间为68min，求135℃下的硫化时间。
❖ 硫化温度选择应根据制品的类型、胶种、硫化体系及其他方
面综合考虑。
不同胶种的硫化温度
不同硫化体系的硫化温度
2.硫化工艺条件—压力
❖ 硫化压力:机械压力,硫化介质,包覆层(钢丝,包布,铅)提供; 有些制品常压。 ❖ 硫化压力作用:
(1) 防止气泡； (2)提高致密性； (3)流动，充模，花纹清晰； (4)提高附着力。 ❖ 硫化压力应根据胶料配方、可塑性及产品结构等决定。

《橡胶硫化》课件

02
CATALOGUE
橡胶硫化原理
橡胶的分子结构与硫化反应
橡胶的分子结构
橡胶分子链由碳、氢等元素组成，具有弹性。
硫化反应
在硫化过程中，橡胶分子与硫磺、促进剂等物质发生化学反应，使橡胶分子之间形成交联结构，提高橡胶的弹性和耐久性。
硫化过程中的化学反应
硫磺与橡胶分子之间的反应
硫磺与橡胶分子中的不饱和碳碳双键发生反应，形成交联键。
硫化压力与传热
硫化压力
硫化压力对橡胶的硫化和性能也有重要影响。在高温下，适当的压力可以促进橡胶分子间的交联，提高橡胶的物理性能。但过高的压力会导致橡胶产生变形和裂纹。因此，选择合适的硫化压力是必要的。
VS
传热
在橡胶硫化过程中，传热也是一个重要的因素。良好的传热可以保证橡胶各部分受热均匀，避免局部过热或过冷，从而保证硫化的质量和橡胶的性能。
橡胶配方与硫化剂选择
橡胶配方
不同的橡胶配方对硫化的效果和橡胶的性能有显著影响。了解和掌握各种橡胶配方的特点，根据实际需求选择合适的配方，是实现良好硫化和性能的关键。
硫化剂选择
硫化剂是影响橡胶硫化的重要因素之一。选择合适的硫化剂可以促进橡胶的交联，提高橡胶的物理性能。了解各种硫化剂的特点和适用范围，根据实际需求进行选择，是实现良好硫化的重要步骤。
硫化的历史与发展
硫化技术的起源
硫化技术最早起源于19世纪中叶，当时人们发现硫化后的橡胶具有更好的弹性和耐热性。
硫化技术的发展
随着人们对橡胶材料和硫化技术的不断深入研究，硫化技术不断得到改进和发展，提高了橡胶制品的性能和质量。
现代硫化技术
现代硫化技术采用了先进的工艺和设备，实现了自动化、智能化的生产方式，提高了生产效率和产品质量。

橡胶的硫化及成型加工技术分解PPT课件

CH—CH2 ]n Sx —
G型
[ CH2—C CH—CH2 ]n Cl W型
氯丁橡胶和其他二烯橡胶不同，不用硫磺作为硫化剂，而使用金属氧化物作为硫化剂。硫磺调节型氯丁橡胶最常用的是氧化镁和氧化锌体系，其配比是4 份氧化镁、5分氧化锌，这种配比可使加工安全性和硫化速度取得平衡，并且硫化平坦，耐热性也好。
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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。
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。
（4）对合线开裂原因是在合模时压力变化波动或胶料配方不合理。需要稳定合模时的压力，合模后防止压力下降，调整配方。
（5）喷雾应在在尽可能低的温度下或至少在硫黄的熔点以下缩短时间且要混炼均匀；在胶料中配用再生胶；加硫黄之前先加入某些软化剂；使用槽法炭黑；硫黄和硒并用均可减少喷硫，采用不溶性硫黄是消除喷硫的最可靠方法。
氯丁橡胶主要是反式1,4结构，约占80%以上，顺式1,4结构占约10%，其余为 1,2结构和3,4结构。

《橡胶硫化》课件

《橡胶硫化》PPT课件
本课件将介绍橡胶的定义和种类，概述橡胶硫化的过程及机理，讨论硫化反应的分类和促进剂的种类和作用，以及橡胶硫化的过程、条件、应用及其优点。
橡胶的定义和种类
1 天然橡胶
来自橡胶树的乳液，广泛用于制造胶制品。
2 合成橡胶
通过化学方法合成的橡胶，可根据不同需求调整材料性能。
橡胶硫化概述
橡胶硫化过程和条件
1
反应
2
硫化剂与橡胶分子发生反应，形成硫化
交联结构。
3
加热
橡胶材料加热到一定温度，使硫化剂活化。
冷却
冷却橡胶材料，固化硫化交联结构。
橡胶硫化的应用及其优点
轮胎制造
硫化后的橡胶具有耐磨性和耐高温性，非常适用于轮胎制造。
橡胶输送带
硫化后的橡胶具有良好的拉伸性能和耐磨性，可用于制造输送带。
1 橡胶硫化定义
指橡胶分子在加热和硫化剂作用下形成交联结构，提高材料的力学性能。
2 目的
增加橡胶的强度、耐磨性和耐老化性。
橡胶硫化反应机理
1 自由基加成反应
硫原子与橡胶分子发生自由基加成反应，形成交联结构。
2 解聚和再交联
硫化剂通过解聚和再交联的方式形成更加稳定的橡胶结构。
硫化反应的分类
S状硫化
硫化剂为硫粉或硫醇，反应速度慢，适用于低温和大型橡胶制品。
促进型硫化
硫化剂为有机硫化合物，反应速度快，适用于高温和小型橡胶制品。
硫化促进剂的种类和作用
加速硫化剂
提高硫化反应速度，缩短硫化时间，如过氧化氮。
活性剂
调节橡胶分子的活性，提高硫化交联效果，如硫黄。
稳定剂
延缓硫化反应，改善橡胶的耐热性和耐老化性，如苯并噻二唑。

第2章橡胶的硫化

• 二．硫黄的裂解和活性 • 硫在自然界中主要以菱形硫（Sα-硫）和单斜晶硫
（Sβ-硫）的形式存在，前者作为硫化剂使用。硫的元素形式为S8，一个分子中有8个硫，形成一种叠环，这种环状的硫黄分子的稳定性较高，不易反应，为使硫易于反应，必须使硫环裂解，硫环获得能量后分解，裂解的方式可能是均裂成自由基，也可能是异裂成离子。
• 这一阶段的长短取决于所用配合剂，特别是促进剂的种类。
• 另外，不同的硫化方法和制品对焦烧时间的长短亦有不同要求
二 .欠硫阶段（又称预硫阶段）
• 硫化起步与正硫化之间的阶段称为欠硫阶段。
• 在此阶段，由于交联度低，橡胶制品应具备的性能大多还不明显。尤其是此阶段初期，胶料的交联度很低，其性能变化甚微，制品没有实用意义。但到了此阶段的后期，制品轻微欠硫时，尽管制品的抗张强度，弹性，伸长率等尚未达到预想水平，但其抗撕烈性，耐磨性和抗动态裂口性等则优于硫化胶料。因此，如果着重要求后几种性能时，制品可以轻微欠硫。
(2)对某些需要塑炼的胶种，塑炼未达要求，可塑性太低，胶质过硬，导致炼胶时急剧升温。炼胶机或其它辊筒装置(如返炼机、压延机)辊温太高，冷却不够，也可能导致现场焦烧。
(3)混炼胶卸料时出片太厚，散热不佳,或未经冷却,即仓促堆积存放,加上库房通风不良、气温过高等因素,造成热量积累,这样也会引发焦烧。
SxH
C H 3 C H 2 CC HC H 2
C H 3 C H 2 CC HC H
橡胶分子与硫化剂及其他配合剂之间发生的一系列化学反应以及在形成网状结构时伴随发生的各种副反应。可分为三个阶段： • 1．诱导阶段硫化剂、活性剂、促进剂之间的反应，生成活性中间化合物，然后进一步引发橡胶分子链，产生可交联的自由基或离子。 • 2．交联反应阶段可交联的自由基或离子与橡胶分子链之间产生连锁反应，生成交联键。 • 3．网构形成阶段交联键的重排、短化，主链改性、裂解。

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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又开始上升，一般由最低点上升至5个门尼值的时间称为门尼焦烧时间。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温度
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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强，其各项物理机械性能下降；而大部分的合成橡胶，如SBR、NBR由于热交联和热氧化断链两种作用程度接近，因此，物理机械性能变化甚小或基本保持恒定。
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焦烧时间
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
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根据制品的性能和用途不同，橡胶材料的硫化过程可采用多种不同的硫化方法。分类方法：
⑴ 硫化温度：冷硫化、室温硫化及热硫化三种工艺方法，其中热硫化是目前大多数橡胶制品普遍采用的方法，如各种轮胎制品的硫化。
⑵ 硫化介质：热水法、热空气法、热空气和水蒸汽的混合气体法以及固体介质法等。
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。
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。
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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。
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B．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”。 C．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。
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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。取决于配方，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。
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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。 A. 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。
第7章
橡胶的硫化工艺
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1
目录
7.1 硫化对结构与性能的影响 7.2 硫化历程 7.3 正硫化及其测定方法 7.4 硫化条件的选取及确定 7.5 硫化介质及硫化热效应 7.6 硫化方法
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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。
弹性）；2）物理性能；3）化学稳定性
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4
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
提高
硬度
伸长率压缩永久变形疲劳生热
降低
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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
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7.4 硫化条件的选取及确定
硫化条件通常指硫化压力、温度和时间——硫化三要素。
一、硫化压力
橡胶制品硫化时都需要施加压力，其目的是：
✓ 防止胶料产生气泡，提高胶料的致密性；
✓ 使胶料流动，充满模具，以制得花纹清晰的制品；
✓ 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）。
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A 加热器 B 上模具 C 下模具 D 转子 E 温度计 F 扭矩传感器； G 轴承； H 电动机和齿轮箱 J 气动夹持器
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转矩
ML 10%(MH-ML) 90%(MH-ML) MH
E
F
G
tc90
D
tc10
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16
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）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。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。
AC B
ts1
硫化时间/min
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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； 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：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；起始硫化时间tc10：转矩达到ML+10%（MH—ML）时所对应的硫化时间；正硫化时间tc90—转矩达到ML+90%（MH—ML）时所对应的硫化时间。通常还以硫化速度指数VC=100/（tc90—tsx）。
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，导致橡胶老化的自由基难以扩散。
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6
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。
⑶ 硫化设备：平板机硫化、硫化罐硫化、个体硫化机硫化以及注压硫化等。
⑷ 生产方式：间歇生产和连续生产，前者如轮胎及各种橡胶注件的制备，后者如各种长条形橡胶制品比如汽车及各种门窗密封条在微波作用下的连续硫化。
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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。
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
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8
1. 焦烧阶段（焦烧期－硫化起步阶段，硫化诱导期）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。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。
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3
硫化前线形结构，分子间以范德华力相互作用性能：可塑性大，伸长率高，具可溶性。
硫化时分子被引发，发生化学交联反应硫化后网状结构，分子间主要已以化学键结合结构：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、
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10min。
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（2）利用阿累尼乌斯方程计算等效硫化时间
阿累尼乌斯方程式如下： ln（τ1/τ2）=E/R（（t2- t1）/ t2 t1）式中 τ1—温度为t1的正硫化时间，min；
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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℃。