微波硫化橡胶---高聚物辩析
微波在橡胶工业中的应用_刘欣
第30卷 第4期2009年8月特种橡胶制品Special P ur po se R ubber Pr oducts Vo l.30 No.4 A ug ust 2009综 述微波在橡胶工业中的应用刘 欣1,2,王永周1,2,陈 美2*,邓维用2(1.海南大学,海南儋州 571737;2.农业部天然橡胶加工重点开放实验室,中国热带农业科学院农产品加工研究所,广东湛江 524001)摘 要:简述了微波加热的原理和特点,介绍了微波技术在国内橡胶工业中的应用,主要包括微波硫化、微波脱硫、微波干燥天然橡胶,最后对微波技术在橡胶加工中存在的问题和发展方向进行了展望。
关键词:微波;硫化;脱硫;干燥;橡胶中图分类号:T Q330.1+2 文献标识码:A 文章编号:1005-4030(2009)04-0060-05基金项目:国家自然科学基金资助项目(50663003)收稿日期:2009-03-17作者简介:刘欣(1984-),男,湖南长沙人,在读硕士研究生,主要从事天然橡胶加工研究与开发。
*通讯联系人。
微波是频率在300M H z~3000M H z 范围内,波长为0.001~1m 的电磁波,因其频率超高故被称为超高频(高频频率不低于0.5M H z),又因其波长(12.5cm )与无线电电波的长度(1~10m)相比,相对短而微,故也称微波[1,2]。
1 微波加热的原理和特点微波加热是一种全新的热能技术,与传统加热不同,微波加热不需要外部热源,而是向被加热材料内部辐射微波,微波的振荡周期短、穿透能力强、与物质相互作用可产生特定效应的电磁场,推动加热材料中的偶极子运动,使之相互碰撞、摩擦而生热。
微波加热的效率只与两个因素有关:微波电磁场的能量密度和被加热材料内部的偶极子的数量。
因为微波与材料的相互作用是通过材料内部偶极子的产生和取向即通过材料的极化过程进行的,所以其加热过程在整个物体内同时进行,具有即时性,整体性和选择性,能量利用的高效性等特点,并且微波加热是安全、卫生、无污染的,具有很强的杀菌能力,设备操作方便,易于控制管理[3~5]。
微波橡胶硫化应用技术
秒到一两分钟的时间。热风硫化设备使橡胶条保持 在硫化所需要的温度范围内继续硫化。冷却段用来 把橡胶条冷却到可进行裁断收集等操作的温度。牵 引机提供橡胶条前进的动力。
以上只是硫化一般橡胶条的基本配置。当硫化
0c59f8ea 工业微波设备 /
带骨架的橡胶条时，在挤出机的前段还配有钢芯供 给设备，在后段根据需要有时还配有打孔机、钢芯 成型机等设备;当硫化非条状连续式产品时不需要 裁断机。
牵引机提供橡胶条前进的动力。当冷却段采用 空气冷却并配备输送带时，因生产线各部分都有动 力也可不用牵引机。截断机用来把橡胶条按需要的
长充截断。
以上只是硫化一般橡胶条的基本配置，当硫化 带骨架橡胶条时在挤出机的前段还配有钢芯供给 设备，在后段根据需要有时还配有打孔机、钢芯成 型机等设备；当硫化非条状连续式产品时又不需要
目前我国也已采用微波硫化新技术和新工艺， 并从德国、日本、西班牙、英国等国家引进了几十 条微波密封条连续硫化生产线，大部分已正常投入
使用。随着微波能应用技术的发展，有些引进设备 的厂家与微波能应用厂家合作，开始着手对进口橡 胶硫化设备所存在的问题进行改造，使其产品质量 和产量有了较大提高。同时微波能应用厂家也先后 研制了一些相关橡胶微波硫化设备。
量穿透到被加热介质内部直接进行整体加热，因此 加热迅速，高效节能，大大缩短了橡胶硫化时间， 使其加热均匀性更好，硫化质量较高，并可采用自 动化控制，大大改善工人劳动条件。
上世纪 70 年代以来，微波能应用技术在国外
0c59f8ea 工业微波设备 /
不仅广泛用于各种挤压胶条、胶管的硫化预热，而 且已用于各类轮胎的硫化预热。
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近年来，橡胶微波硫化已日益走向成熟。2000 年以后，橡胶微波硫化设备得到了非常广泛的应 用。目前国内市场使用的国产橡胶微波硫化设备保 守估计应在 150 台（套）以上。在上海、浙江、河 北等地使用的厂家尤其多。
橡胶聚合物的鉴定裂解气相色谱法
验室作出和积累已知样品的谱图库进行对照 。
ｂ ． 一般只能建立相对定量分析法。
ｃ． 样品的组成和结构与裂解产物的关系 ，
有时不象其他分析方法那样一一对应 （因裂解
过程发生了化学反应），所以妨碍了对某些样品
的分析和研究。
３．３ 影响裂解反应的因素及条件选择
ａ． 裂解温度
ｂ ． 温升时间
ｃ． 裂解时间
微细的石英管中并将其放入铂丝线圈内，然后送 入裂解室内，通电后，热丝被迅速加热到一定的 温度，样品瞬间裂解，并由载气带入色谱柱。
图 ３ 热丝裂解器示意图
１ 电源；２ 计时器；３ 载气；４ 铂丝线圈；５ 到色谱柱
２．３ 居里点裂解器
居里点裂解器是利用高频感应进行裂 解，其原理是将一根铁磁丝 （或箔片）置于 高频感应线圈内 ，当通电流时 ，形成的高频 磁场使铁磁丝体产生交变磁通 ，由于铁磁 丝体的磁矩运动的滞后效应 ，丝体或箔片 被 迅 速 加 热 ， 温 度 到 达 居 里 点 时 ，（ 即 由 铁
磁 到 顺 磁 的 转 变 温 度 ），铁 磁 体 转 变 为 顺 磁 体，此时，不吸收磁场的能量 ，铁磁体温度 就不再上升。随着载气的流动 ，温度下降， 当降至居里点以下时 ，铁磁体即由顺磁又 恢复为铁磁，重新吸收能量 。在继续加热， 如此反复 ，保持铁磁丝体的温度稳定在居 里点上下 。
34 中国石油和化学工业协会
４ 谱图的解析和处理
３．１ ＰＧＣ 的优点
本标准规定了三种鉴定方法
ａ．灵敏度高：样品的用量很少，一般为微克 ４ ． １ 指 纹 图 比 较 鉴 定 法
和毫克量级，有时甚至于小于 １ｕｇ 。 ｂ． 样品一般不需要预先提纯或处理 ，可以
直接使用任何物理形态的样品进行实验，因此，
橡胶微波硫化的传热特性研究
橡胶微波硫化的传热特性研究与传统硫化方式相比,微波硫化是从橡胶内部开始,不需要热量由外向内传导这一过程,因此,微波硫化克服了传统硫化热传导所形成的表里温差,有利于提高橡胶制品的硫化质量,并可缩短硫化时间,特别对于厚壁制品的硫化,能减少1/3以上的硫化时间。
文中以异戊橡胶及某型号轮胎胎面胶、胎侧胶、内衬层胶及帘布层胶为研究对象,实验测量了各混炼胶的导热系数、比热、介电常数及介电损耗角正切值,实验验证了橡胶微波硫化方案的可行性,研究获得了尺寸为40mm(长)×40mm(宽)×60mm(高)、40mm×40mm×40mm 及 40mm×40mm ×20mm 异戊橡胶胶块、胎面胶胶块、胎侧胶胶块、内衬层胶胶块及帘布层胶胶块微波硫化过程中的温升及温度分布规律,研究了橡胶旋转状态、微波天线、介电常数及介电损耗角正切值对橡胶微波硫化温度分布、温升规律及微波加热效率的影响规律;探索及研究了微波频率及微波功率等因素对不同尺寸及不同形状橡胶微波硫化温度场及微波加热效率的影响规律。
得到以下结论:(1)混炼胶导热系数与温度之间的关系可表示为λ=a+bt;混炼胶比热与温度之间的关系可表示为Cp =a+bt-ct2。
(2)异戊橡胶、胎侧胶、帘布层胶介电常数与频率之间的关系可表示为ε’ = a-bf + cf2-df3,胎面胶介电常数与频率之间的关系可表示为ε’=a-bf-cf2-df3,内衬层胶介电常数与频率之间的关系可表示为ε’ =a-bf--cf2+df3,胎侧胶介电损耗角正切值与频率之间的关系可表示为tanδ=a-bf-cf2+df3,异戊橡胶、胎面胶、内衬层胶及帘布层胶介电损耗角正切值与频率之间的关系可表示为=anδ-bf+ cf2-df3。
(3)对于三种尺寸的五种胶块,胶块在静止状态下经微波加热后温度分布不均匀,热点集中在胶块的中心区域;在相同的微波硫化工艺中,胶块中心层2#、5#及8#测温点的温度与加热时间之间的关系可表示为t=ψ1+ψ2τ-ψ3τ2,除中心层之外测温点温度与加热时间之间的关系可表示为t=ψ1 + ψ2τ+ ψ3τ2。
橡胶材料的介绍
TPE的优点（一）
1. 可用一般的热塑性塑料成型机加工，不需要 特殊的加工设备。 2. 生产效率大幅提高。可直接用橡胶注塑机硫 化，时间由原来的20min左右，缩短到1min 以内；由于需要的硫化时间很短，因此已可 用挤出机直接硫化，生产效率大幅提高。
TPE的优点（二）
3. 易于回收利用，降低成本。生产过程中产生 的废料（逸出毛边、挤出废胶）和最终出现 的废品，可以直接返回再利用；用过的TPE 旧品可以简单再生之后回收利用，减少环境 污染，扩大再生资源来源。 4. 节能。热塑性弹性体大多不需要硫化或硫化 时间很短，可以有效节约能源。以高压软管 生产能耗为例：橡胶为188MJ/kg，TPE为 144MJ/kg，可节能达25%以上。
TPE材料的使用
热塑性弹性体(TPE)通常是弹性模数较低 的弹性材料，在室温条件下可被反复拉伸至 原来长度的两倍以上，并具有在应力消除后 几乎完全恢复至其原来长度的能力。具有这 种特性的早期材料是热固性橡胶，但许多可 注射模塑的热塑性弹性体(TPE)系列正在取代 传统的橡胶。
TPE的发展趋势
热塑性弹性体既具有热塑性塑料的加工性 能，又具有硫化橡胶的物理性能，可谓是塑 料和橡胶优点的优势组合。热塑性弹性体正 在大肆占领原本只属于硫化橡胶的领地。近 十余年来，电子电器、通讯与汽车行业的快 速发展带动了热塑性弹性体市的高速发展。
+10～ －40 ○ ◎ ◎ ×
－70～ －120 ◎ ◎ ◎ ×～○
－10～ －50 ◎ ◎ ◎ ◎
0～ －30 ◎ ◎ ◎ ×～△
电气绝缘性 (体积固有电阻) ohm－cm 气体透过性
1010～ 1015
1010～ 1015
1010～ 1015
1016～ 1018
塑料和橡胶中聚合物辨别方法
塑料和橡胶中聚合物辨别方法塑料和橡胶中聚合物辨别方法：焚烧法、溶解法、红外光谱法、热分解气相色谱法。
1.焚烧法焚烧法即用煤气灯或火柴扑灭试样，而后依据发出的气味及焚烧状态加以判定。
焚烧法有肯定的局限性和缺点，高分子材料中的其他一些组分会影响焚烧特性，如塑料中加有阻燃剂或某些无机填充剂时，材料焚烧的难易会发生显著变更。
深圳铁氟龙2.溶解法不同的聚合物在不同的溶剂中有着各自的溶解特性，聚合物与各种溶剂互相间的溶解能力一般以溶解度参数（S.P.值）示意。
溶解过程可了解为聚合物分子与溶剂分子的引力使大分子链间间隔增大的结果。
线型聚合物，除聚四氟乙烯外，一般都能溶于不同的溶剂中。
交联结构的聚合物，除非溶解过程可以毁坏其交联，否则是不会溶解的，只能在某些溶剂中溶胀。
因而，溶解法对硫化胶的鉴定是有局限性的。
应当注意，聚合物的溶解性与其分子量有很大关系，分子量越大，在溶剂中的溶解速度越慢。
分子量在10万到100万的聚合物须要1~2天赋整个溶解，超越100万，往往须要2~3天，而且在溶解过程中先涌现溶胀景象。
3.红外光谱法红外光谱是测定聚合物化学结构常用的方法，也是对比正确的方法。
各种结构不同的化合物都有它的特性红外接收光谱图。
在接收光谱中，每一接收带都反应了化合物中某一原子或原子团的振动情势。
这些结构的振动频率与其质量的大小及化学键的强度大小有关。
①薄膜法：将聚合物溶于溶剂中，迟缓蒸发溶液除去溶剂制成薄膜，而后测定薄膜的红外接收光谱。
②溴化钾压片法：将1~3毫克的精制聚合物与0.2~1克的溴化钾混杂，用研钵良好粉碎，以压片机加压抑成片后测定其红外接收光谱。
关于弹性体或硬度高的聚合物运用有溶胀作用的溶剂预先使之溶胀，而后再与溴化钾混杂、粉碎、压片。
文章来源：深圳铁氟龙/。
橡胶微波-传统联合加热硫化研究
橡胶微波-传统联合加热硫化研究的报告，800字
本报告旨在探讨橡胶微波-传统联合加热硫化的研究。
橡胶硫化是用于生产橡胶产品的一项必要工艺。
这种硫化可以利用单独加热或联合加热来实现，其中联合加热包括微波加热和传统加热（电热或火热）。
由于橡胶微波-传统联合加热硫
化的效率更高，因此不断受到重视。
本研究的目的是使用橡胶微波-传统联合加热方式硫化橡胶，
然后比较其与其他加热方式的性能。
首先，实验中所使用的橡胶分子量为1450，混合物的甲苯和甲苯乙烯的比例为1：1，
固定电流强度为4 A / g。
实验过程中，控制微波功率为500 W，将橡胶样品均匀分布在微波炉内，电热加热温度为165°C。
实验结果表明，在微波-传统联合加热条件下硫化后的橡胶样
品具有较高的弹性和良好的机械性能，而在单独加热条件下硫化的样品的性能不如微波-传统联合加热方式。
通过对本研究的分析，发现橡胶微波-传统联合加热硫化方式
可以大大提高橡胶硫化的效率，提升橡胶制品的性能，进而提高生产效率。
然而，本报告中的研究只是一个开始，还需要更多的研究来进一步证实联合加热硫化橡胶的效果。
综上所述，本报告证明了橡胶微波-传统联合加热硫化是一种
高效且有效的橡胶硫化方式，可以提高橡胶制品的性能。
未来的研究将更加细致，探索更多的可能性，期望能为橡胶硫化领域带来更多的发展。
微波辐射凝固天然橡胶硫化胶热氧降解动力学的研究
微波辐射凝固天然橡胶硫化胶热氧降解动力学的研究摘要：本文通过热氧降解动力学的方法研究了微波辐射凝固天然橡胶硫化胶的性能。
结果表明，微波固化可以降低天然橡胶硫化胶析出类型和结晶能，从而提高析出度、弹性模量和抗弯强度。
此外，热氧降解动力学也可以调节硫化分子量和析出类型，从而改善材料性能。
关键词：微波辐射凝固，天然橡胶硫化胶，热氧降解动力学正文：本文旨在通过热氧降解动力学的方法研究微波辐射凝固天然橡胶硫化胶的性能。
在实验中，我们采用了常规的合成方法制备天然橡胶硫化胶，探讨了微波辐射凝固对其结构-性能的影响。
与通常的热固化相比，微波固化可以降低天然橡胶硫化胶析出类型和结晶能，从而提高析出度、弹性模量和抗弯强度。
此外，热氧降解动力学也可以调节硫化分子量和析出类型，从而改善材料性能。
研究结果表明，微波辐射凝固和热氧降解动力学可以有效改善天然橡胶硫化胶的性能。
本研究为进一步实现这种高性能复合材料的开发提供了有价值的参考。
研究表明，在热氧降解动力学方面，结果表明微波辐射凝固的处理可以有效地降低硫化分子量，增加析出度，并改进抗弯强度。
与传统热处理相比，微波辐射凝固可以获得更高的弹性模量，并可以更好地提高抗弯强度。
此外，同时考虑微波辐射凝固和热氧降解动力学处理方法也可以获得良好的硫化分子量和析出类型，从而改善材料的性能。
在此基础上，本文还进一步研究了改善材料性能的微波辐射凝固参数，例如功率、频率、温度和时间等。
结果表明，当功率为500 W、频率为2.45 GHz、温度为150 °C、时间为3 min时，可以有效获得更高的抗弯强度和弹性模量。
本文证实了微波辐射凝固和热氧降解动力学处理可以有效改善天然橡胶硫化胶的性能，从而提供新的见解。
此外，本文研究的工作还提供了调控材料性能的有效方法，为进一步开发具有良好性能的复合材料提供了参考和建议。
在未来的研究中，我们可以考虑不同的凝固工艺和不同的环境条件，了解它们对材料性能的影响。
微波硫化橡胶---高聚物讲解
青 岛 科 技 大 学题 目 __________________________________导师___________________________________姓名___________________________________学号___________________________________科目________________________________________________________院（部）_______________________________年 ___月 ___日机电工程学院 动力工程4015级 微波硫化橡胶简介 李涛 胡冰涛 4015030044 2016 1 17 动力工程及工程热物理学科前沿微波硫化橡胶简介摘要橡胶硫化是加工橡胶成为各种工业用品及各种原件、配件前的重要步骤。
硫化使线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子，从而使胶料具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐蚀等优良性能。
传统硫化方式有很多各种各样的缺点，时间长，耗能大，效率低。
微波加热是一种内加热方式，加热迅速，高效节能，大大缩短了橡胶硫化时间，使其加热均匀性更好，硫化质量较高。
但是微波硫化橡胶还有很多需要解决的问题。
我们课题组多微波硫化橡胶过程中一些问题进行了探讨，并设计了加压设施。
关键词:橡胶硫化；微波加热；高效；节能THE SYNOPSIS OF MICROWAVEVULCANIZATION RUBBERABSTRACTRubber vulcanized rubber is processed into a variety of industrial products and a variety of original and important step fitting ago. Vulcanized crosslinked linear structure of macromolecules become three-dimensional network structure, make rubber material with high strength, high flexibility, high wear and corrosion resistance and other excellent properties. There are many shortcomings of traditional way of vulcanization, long times, energy consumption and low efficiency.Microwave heating is a within heating method within,rapid heating, energy efficient, greatly reducing the rubber vulcanization time,heating uniformity is better, high quality vulcanization.But there are many problems of microwave rubber vulcanization to be solved.Our group discussed some issues of microwave curing rubber,and designed a pressurized facility. KEY WORDS: rubber vulcanization; microwave heating; efficiency;energy saving目录1研究背景 (1)1.1橡胶生产工艺 (1)1.2橡胶的传统硫化方法及特点 (1)1.2.1橡胶的传统硫化方法 (1)1.2.2橡胶的传统硫化的特点 (2)2微波硫化原理及国内外研究现状 (3)2.1微波加热原理 (3)2.2国内外研究现状 (3)3研究的目的、内容以及技术方案 (4)3.1研究的目的 (4)3.2主要研究内容 (5)3.3主要技术方案 (5)4总结 (7)1研究背景1.1橡胶生产工艺伴随现代工业尤其是化学工业的迅猛发展，橡胶制品种类繁多，但其生产工艺过程，却基本相同。
橡胶的微波硫化技术简介
橡胶的微波硫化技术简介橡胶的微波硫化技术简介中国工业设备网发表时间:2006-3-18 应用行业：塑胶-------------------------------------------------------------------------------一、微波橡胶硫化技术原理及优点：1. 橡胶硫化的原理及微波橡胶硫化的优点生橡胶受热变软，遇冷变硬、发脆，不易成型，容易磨损，易溶于汽油等有机溶剂，分子内具有双键，易起加成反应，容易老化。
为改善橡胶制品的性能，生产上要对生橡胶进行一系列加工过程，在一定条件下，使胶料中的生胶与硫化剂发生化学反应，使其由线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子，使从而使胶料具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐蚀等等优良性能。
这个过程称为橡胶硫化。
一般将硫化过程分为四个阶段，诱导－预硫－正硫化－过硫。
为实现这一反应，必须外加能量使之达到一定的硫化温度，然后让橡胶保温在该硫化温度范围内完成全部硫化反应。
橡胶硫化可以采用各种方法。
传统方法是将胶料采用蒸汽或远红外加热等硫化工艺。
但由于加热温度是由介质外部向内部慢慢地热传导，因为橡胶物料是不良导热材料，对橡胶来说加热依靠物料表面向里层其传热速率是很慢的，大部分时间耗费在让橡胶达到硫化温度上。
所以加热时间长、效率低、硫化均匀性不好。
尤其旧工艺为消除橡胶粘连而使用硅酸镁（滑石粉），致使橡胶生产车间中粉尘弥漫，空气中粉尘含量远超过国家环保部门规定的标准。
而且橡胶整体硫化状态并不理想，这是因为，常规热传导情况下，被硫化胶料表面升温与里层的时间不一，出现硫化不均匀的现象。
微波加热与传统加热方式完全不同，是将微波能量穿透到被加热介质内部直接进行整体加热，因此加热迅速，高效节能，大大缩短了橡胶硫化时间，使其加热均匀性更好，硫化质量较高。
可以在较短的时间内越过橡胶极易发生粘连的诱导阶段进入预硫阶段，革除了旧工艺过程中使用滑石粉的操作，达到环保要求，该生产工艺可使大多数生产工序集中在一条生产线上完成，自动化程度高，能耗低，节省人力，生产稳定，产品质量均匀等，大大改善了生产劳动条件。
高聚物生产技术：高聚物的分类
无机高聚物：主链和侧链均无碳原子。
高聚物的分类- 按高分子主链结构分类
1 实例：
碳链高聚物：高分子主链完全由碳原子组成
聚乙烯
聚丙烯
杂链高聚物：高分子主链完全除碳原子外，还含有氧、氮、 硫、磷等杂原子
尼龙-6
聚环氧 乙烷
元素有机高聚物：高分子主链没有碳原子外，由硅、钛、 铝等元素与氧、氮、硫、磷等原子组成。
聚二甲基 硅氧烷
无机高聚物：高分子主链和侧基均无碳原子的高聚物。
聚二硫 化硅
S
S
S
Si
Si
Si
S
S
S
合成 树脂
以聚合物为基体材料，添加其它助剂（增塑剂、润滑剂、填料、抗 氧剂等），经加工形成的可进行塑性加工的高分子材料。 “四烯”
和塑
料
三
用 途
合成 纤维
以聚合物为基体材料加入适当助剂（溶剂、防静电剂、柔顺剂和燃
PS
聚苯乙烯
PMMA
聚甲基丙烯酸甲酯 (有机玻璃)
PVC
聚氯乙烯
PA
聚酰胺(尼龙）
PE
聚乙烯
PC
聚碳酸酯
例
CH2 CH2 n
CH CH3
CH2 n
CH CH2 n
NHCO(CH2)5 n
OCH2CH2O CO
CH CH2 n COOCH3
CH 3 C CH2 n COOCH 3
CO n
NH(CH 2)6NHCO(CH 2)4CO n
高聚物的命名—橡胶命名法
单体简字＋“橡胶” 实例 丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶
高聚物的命名—结构特征命名法
聚酯：
聚酰胺：
聚氨酯 -HN-CO-O-
硫化胶微波脱硫过程中的非热效应
公 司产品 。 １ ３ 试 样 制 备 ．
定质 量 （＂） ／。 的试 样 在 甲苯 溶 液 中达 到溶 ７ ／
胀 平衡 ， 出在 常温 （ ０℃ ） 放 置 １ 取 ２ 下 ４ ｈ后 ， 放人
干 燥箱 （ ０℃ ） 燥 ２ｈ 取 出并 称 量 （＂） ８ 干 ， ／ 。采 用 ７ ／
（） １ 溶胀 指数 溶胀 指 数按 ＧＢ ７ ６ — １ ８ ７ ３ ９ ７测 定 。
（） ２ 小分 子抽 取物 质量 分数 （ ）
一
ＭＩ Ｔ ＭＰ ＭＴ 型 红 外 测 温 仪 ， ａ ｔｋ公 ＮＩ Ｅ Ｒ ｙｅ
司产 品 ； 子 拉 力 试 验 机 ， 国 Ｉｓｒｎ公 司 产 电 英 ｎ ｔｏ
１ ，Ｏ３ ，Ｏ ９ Ｏ ２ ，Ｏ ６ ， Ｏ和 １ ０ ｍｉ ， 次 取 出 ２个试 样 ２ ｎ 每 进行 测试 。 １ ５ 性 能测 试 ．
１１ 主要 原材料 ．
斜 交轮 胎 ＮＲ胎 面胶 ， 自制 ； 甲苯 ， 析纯 ， 分 广
州市化 学试 剂厂 产 品 。
１ ２ 试 验 仪 器 ．
胶微 波脱 硫过 程 中热量 场 的控制 非 常关键 。 本 工作对 硫化 胶微 波脱 硫过 程 中 的非 热 效应 进 行探 讨 。
１ 实 验 ．
理时 间各试 样 的温 度 。
（ ） 规加 热 ２常
取２ ４个试 样 放 人 已预 热 好 的 温 度 为 １ Ｏ℃ ５ 的 烘 箱 中 进 行 常 规 加 热 处 理 ， 热 时 间 分 别 为 加
微波脱 硫 的机 理 有 待 进 一 步 深 入 研 究 。一 般 认 为 ， 波脱 硫 的实 质 是 交联 网络 中极 性 基 团 吸 收 微 微波 的能 量转 化 成 分子 热 运 动 的动 能 ， 是 由于 或
硫化橡胶
硫化橡胶硫化橡胶指硫化过的橡胶，具有不变黏，不易折断等特质，橡胶制品大都用这种橡胶制成.也叫熟橡胶，通称橡皮或胶皮。
目录简介原料橡胶变形因素脆性测试相关条目简介又称熟橡胶或橡皮。
胶料经硫化加工后的总称。
硫化后生胶内形成空间立体结构，具有较高的弹性、耐热性、拉伸强度和在有机溶剂中的不溶解性等。
橡胶制品绝大部分是硫化橡胶。
原料橡胶作为硫化橡胶的原料橡胶，只要是能用硫磺或过氧化物交联的橡胶。
变形因素压缩永久变形是橡胶制品的重要性能指标之一。
硫化橡胶压缩永久变形的大小，涉及到硫化橡胶的弹性与恢复。
永久变形的大小主要是受橡胶恢复能力的变化所支配。
影响恢复能力的因素有分子之问的作用力(粘性)、网络结构的变化或破坏、分子间的位移等。
当橡胶的变形是由于分子链的伸张引起的，它的恢复(或永久变形的大小)主要由橡胶的弹性所决定：如果橡胶的变形还伴有网络的破坏和分子链的栩对流动，这部分可以说是不可恢复的，它是与弹性无关的。
所以，凡是影响橡胶弹性与恢复的因素，都是影响硫化橡胶压缩永久变形的因素。
因素相关概念和关系弹性、打击弹性(回弹性)、弹性与模量、压缩永久变形、扯断永久变形等，它们之问的关系，不易表述清楚现把我个人的理解提出与大家讨论。
1、弹性——橡胶的弹性应是理论上的一个概念，它表示橡胶分子链段和侧基内旋转的难易程度，或是橡胶分子链柔顺及分子问作用力的大小。
对于硫化橡胶，其弹性还与交联网络密度及规整性有关。
2、弹性与扯断永久变形——我们常说天然橡胶的弹性很好，但它的扯断永久变形往往是很大的，这主要是天然橡胶伸长率很大，伸长过程中造成网络的破坏及分子链的位移很大，断裂后的恢复历程长和不可恢复的部分增加。
如果以定仲长的永久变形作比较，天然橡胶的永久变形就不一定很大了。
3、打击弹性或回弹性是在定负荷(或定能量)条件下测定的，其弹性的大小与硫化胶的交联程度或模量有直接的关系，表述的是橡胶弹性和粘性(或吸收)的综合。
4、压缩永久变形是在定变形条件下测定的，其值的大小与橡胶的弹性及恢复能力有关。
波导对橡胶微波加热硫化的影响
橡胶 微 波 加 热 硫 化 是 一 种 新 型 加 热 硫 化 方 式， 具有 硫化 效 率 高 和 制 品 质量 佳 等 优 点 。 目前 已有 学者 对橡 胶及 轮胎 的微波 加热 硫化 过程 进行
研究 ， 但 没有 涉及 到 波导类 型对 橡 胶微 波 加 热
硫化 效果 的影 响 。
版社 ， ２ ０ ０ ４ ： ５ ７ — １ ６ ７ ．
［ ３ ］赵 树 高 ， 张萍 ， 常永华 ， 等． 非 极 性 硫 化 橡 胶 微 波 脱 硫 的 研 究
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［ ６ ］邓 斯 萍 ． 微 波 加 热 技 术 在 稠 油 开 采 中 的应 用 研 究 ［ Ｄ］ ． 沈阳 ： 沈 阳工 业 大 学 ， ２ ０ ０ ６ ．
磁 场分 布 ；
（ ２ ） 建立 并求解 传 热方程 ； （ ３ ） Ｍａ ｘ ｗｅ ｌ ｌ 方 程 与 传 热 方 程 耦 合求 解 得 到 微 波加 热模 型 内的温度 分布 。 微波 加热 的数 学模 型可 由下式 表示 ：
ｃ ｖ ＋ ｃ ｖ ，＋ ｃ ， 一
＊通 信 联 系 人
６ ２ ４
研究进展Ｅ Ｊ ］ ． 热带农业科学 ， ２ ０ ０ ７ ， ２ ７ （ ６ ） ： ５ ９ － ６ ３ ．
橡
胶
工
业
２ ０ １ ３ 年第 ６ Ｏ卷
［ ５ ］ 闰润 卿 ， 李英惠． 微 波技术基 础［ Ｍ］ ． 北京 ： 北 京 理 工 大 学 出
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ４ ２ １
［ ４ ］张瑜 ， 郝 文辉 ， 高金辉． 微波技术及应用 ［ Ｍ］ ． 西 安： 西 安 电子
高聚物的结构与性能要点解析
(2)侧基---取代基
①取代基极性 极性取代基将增加分子内的相互作用，使内旋转困难。侧
基的极性越大，相互作用越强，单键内旋转越困难，分子链柔 顺性越差。
分子主链上极性取代基的密度越大，其内旋转越困难，柔 性也越差。
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②取代基的体积 空间位阻效应：对于非极性取代基， 取代基的体积
越大, 内旋转越困难, 柔性越差。 ③取代基的对称性
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(4)支链和交联
短支链会阻碍单键内旋转，使高分子链柔顺性减小。但增大 分子链之间的距离，削弱了分子间的相互作用，提高高分子链的 柔顺性起主导作用，所以短支链对链柔性有一定改善作用；长支 链则阻碍单键内旋转起主导作用，导致柔顺性下降。
交联时，交联点附近的单键内旋转便受到很大的阻碍，分子 链的柔顺性减小。不过，当交联点的密度较低，交联点之间的链 足够长时，交联点间的距离大于链段长度，仍然能表现出相当的 柔性。如含硫2－3％的橡胶，对链的柔顺性影响不大。随着交联 密度的增加，交联点之间的链长缩短，链的柔顺性便迅速减小。 交联点密度足够高时，高分子可能完全失去柔顺性。如交联度达 到一定程度的橡胶（含硫30%以上），因不能旋转而变成硬橡胶。
例：塑料制品、橡胶制品等冬天硬、夏天软。聚苯乙烯，室 温下链的柔顺性差，聚合物可作为塑料使用，但加热至一定 温度时，也呈现一定的柔性。顺式聚1，4－丁二烯，室温时 柔顺性好可用作橡胶，但冷却至－120℃，却变得硬而脆。
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②外力 外力作用时间长（作用速度缓慢），柔性容易显示；
外力作用时间短（外力作用速度快），高分子链来不及通 过内旋转而改变构象，柔性无法体现出来，分子链表现刚 性。
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③ 嵌段共聚
— A—A — A—A—B — B—B—A—A — A—
橡胶硫化体系详解
硫化是胶料通过生胶分子间交联，形成三维网络结构，制备硫化胶的基本过程。
不同的硫化体系适用于不同的生胶。
橡胶硫化的研究一直在深入持久地进行，研究的目的主要是改进硫化胶的力学性能及其它性能，简化及完善工艺过程，降低硫化时有害物质的释放等等。
下面有针对性地简述当前使用的硫化体系。
不饱和橡胶通常使用如下几类硫化体系。
1.以硫黄，有机二硫化物及多硫化物、噻唑类、二苯胍类，氧化锌及硬脂酸为主的硫化剂。
这是最通用的硫化体系。
但所制得的硫化胶的耐热氧老化性能不高。
2.烷基酚醛树脂。
3.多卤化物(如用于聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶及丁腈橡胶的六氯乙烷)、六氯-对二甲苯。
4.双官能试剂[如醌类、二胺类、偶氮及苯基偶氮衍生物(用于丁基橡胶及乙丙橡胶)等。
5.双马来酰亚胺，双丙烯酸酯。
两价金属的丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯)、预聚醚丙烯酸酯。
6.用于硫化饱和橡胶的有机过氧化物。
饱和橡胶硫化不同种类的饱和橡胶时，可使用不同的硫化体系。
例如，硫化三元乙丙橡胶时，使用有机过氧化物与不饱和交联试剂，如三烯丙基异氰脲酸酯(硫化剂TAIC)。
硫化硅橡胶时也可使用有机过氧化物。
乙烯基硅橡胶硫化时可在催化剂(Pt)参与条件下进行。
含卤原子橡胶或含功能性基团的橡胶。
聚氯丁二烯橡胶、氯磺化聚乙烯及氯化丁基橡胶等是最常用的含氯橡胶。
硫化氯丁橡胶通常采用ZnO与MgO的并用物，以乙撑硫脲(NA-22)、二硫化秋兰姆、二-邻-甲苯基二胍(促进剂BG)及硫黄作硫化促进剂。
硫化氯磺化聚乙烯时可使用如下硫化体系。
1.氧化铝、氧化铅和氧化镁的并用物，以及氧化镁和季戊四醇酯，以四硫化双五甲撑秋兰姆(促进剂TRA)及促进剂DM作硫化促进剂。
2.六次甲基四胺与己二酸及癸二酸盐及氧化镁。
3.有机胺与环氧化物作用的产物。
以下体系可用于氯化丁基橡胶硫化：1.氧化锌与硬脂酸、氧化镁、秋兰姆及苯并噻唑二硫化物等的并用物；2.乙烯基二硫脲与氧化锌及氧化镁的并用物。
3.多羟基甲基酚醛树脂与氧化锌的并用物。
橡胶硫化基础知识点
橡胶硫化基础知识点橡胶硫化是指将天然橡胶或合成橡胶中的双键化合物与硫或硫化剂反应，生成交联结构，使其具有良好的弹性和耐热性的过程。
下面是关于橡胶硫化的基础知识点。
1.橡胶的结构与性质橡胶是一种超高分子量的高弹性聚合物，主要成分是聚异戊二烯。
它由多个碳碳双键组成，具有优异的弹性、耐磨性、耐腐蚀性以及电绝缘性能。
2.橡胶硫化的原理橡胶硫化是通过将橡胶中的双键与硫或硫化剂反应，形成交联结构，使其分子链之间产生交联，从而增加橡胶材料的强度、硬度和耐热性。
硫化反应可以通过热硫化、冷硫化、自硫化等方式进行。
3.硫化剂的选择常用的硫化剂包括硫、硫醇、硫化铵、硫化钠等。
不同的硫化剂在硫化过程中会产生不同的化学反应，从而影响硫化的速度和最终橡胶的性能。
4.硫化反应的条件橡胶硫化需要一定的温度、压力和时间。
通常情况下，硫化温度在120-200摄氏度之间，硫化时间在几分钟到几小时不等。
另外，加入一些助剂如促进剂、抗氧剂等，可以提高硫化的效果和橡胶材料的性能。
5.硫化反应的影响因素硫化反应的速度和效果受到多种因素的影响，包括硫化剂的种类和浓度、温度、压力、橡胶的活性程度等。
其中，温度是影响硫化速率的最重要因素，温度越高，硫化速率越快。
6.硫化对橡胶性能的影响橡胶硫化后，可以显著提高橡胶材料的强度、硬度、抗拉强度、耐磨性和耐热性等性能。
交联结构可以限制分子链的运动，使橡胶材料具有良好的弹性和抗变形能力。
7.不同硫化方式的特点热硫化是指将橡胶和硫或硫化剂混合后，在高温下进行硫化反应。
冷硫化是指在室温下进行硫化反应，常用于对薄壁橡胶制品的硫化。
自硫化则是指在橡胶中含有一定比例的硫醇，通过热加工过程中的反应生成交联结构。
总结起来，橡胶硫化是将橡胶材料中的双键与硫或硫化剂反应，形成交联结构的过程。
硫化可以改善橡胶的弹性、硬度、抗拉强度、耐磨性和耐热性等性能，提高橡胶材料的使用寿命和适用范围。
在橡胶工业中，橡胶硫化广泛应用于制造轮胎、橡胶密封件、橡胶管道等各种产业领域。
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青 岛 科 技 大 学题 目 __________________________________导师___________________________________姓名___________________________________学号___________________________________科目________________________________________________________院（部）_______________________________年 ___月 ___日机电工程学院 动力工程4015级 微波硫化橡胶简介 李涛 胡冰涛 4015030044 2016 1 17 动力工程及工程热物理学科前沿微波硫化橡胶简介摘要橡胶硫化是加工橡胶成为各种工业用品及各种原件、配件前的重要步骤。
硫化使线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子，从而使胶料具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐蚀等优良性能。
传统硫化方式有很多各种各样的缺点，时间长，耗能大，效率低。
微波加热是一种内加热方式，加热迅速，高效节能，大大缩短了橡胶硫化时间，使其加热均匀性更好，硫化质量较高。
但是微波硫化橡胶还有很多需要解决的问题。
我们课题组多微波硫化橡胶过程中一些问题进行了探讨，并设计了加压设施。
关键词:橡胶硫化；微波加热；高效；节能THE SYNOPSIS OF MICROWAVEVULCANIZATION RUBBERABSTRACTRubber vulcanized rubber is processed into a variety of industrial products and a variety of original and important step fitting ago. Vulcanized crosslinked linear structure of macromolecules become three-dimensional network structure, make rubber material with high strength, high flexibility, high wear and corrosion resistance and other excellent properties. There are many shortcomings of traditional way of vulcanization, long times, energy consumption and low efficiency.Microwave heating is a within heating method within,rapid heating, energy efficient, greatly reducing the rubber vulcanization time,heating uniformity is better, high quality vulcanization.But there are many problems of microwave rubber vulcanization to be solved.Our group discussed some issues of microwave curing rubber,and designed a pressurized facility. KEY WORDS: rubber vulcanization; microwave heating; efficiency;energy saving目录1研究背景 (1)1.1橡胶生产工艺 (1)1.2橡胶的传统硫化方法及特点 (1)1.2.1橡胶的传统硫化方法 (1)1.2.2橡胶的传统硫化的特点 (2)2微波硫化原理及国内外研究现状 (3)2.1微波加热原理 (3)2.2国内外研究现状 (3)3研究的目的、内容以及技术方案 (4)3.1研究的目的 (4)3.2主要研究内容 (5)3.3主要技术方案 (5)4总结 (7)1研究背景1.1橡胶生产工艺伴随现代工业尤其是化学工业的迅猛发展，橡胶制品种类繁多，但其生产工艺过程，却基本相同。
以一般固体橡胶（生胶）为原料的制品，它的生产工艺过程主要包括：原材料准备→塑炼→混炼→成型→硫化→休整→检验。
(1) 塑炼：将生胶的长链分子降解，形成可塑性的过程叫做塑炼。
生胶富有弹性，缺乏加工时的必需性能（可塑性），因此不便于加工。
为了提高其可塑性，所以要对生胶进行塑炼；这样，在混炼时配合剂就容易均匀分散在生胶中；同时，在压延、成型过程中也有助于提高胶料的渗透性和成型流动性。
(2) 混炼：混炼就是将塑炼后的生胶与配合剂混合、放在炼胶机中，通过机械拌合作用，使配合剂完全、均匀地分散在生胶中的一种过程。
混炼后得到的胶料，人们称为混炼胶，它是制造各种橡胶制品的半成品材料，俗称胶料。
(3)成型：在橡胶制品的生产过程中，利用压延机或压出机预先制成形状各式各样、尺寸各不相同的工艺过程，称之为成型。
(4)硫化：在一定条件下，使胶料中的生胶与硫化剂发生化学反应，使其由线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子，从而使胶料具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐蚀等优良性能。
这个过程称为橡胶硫化。
分子结构图如图1所示：图1-1 硫化前后橡胶分子结构Fig.1-1 Molecular structure of rubber before and after curing vulcanization1.2橡胶的传统硫化方法及特点1.2.1橡胶的传统硫化方法传统的微波硫化方法有蒸汽硫化罐，盐浴硫化，沸腾床硫化等。
(1)蒸汽硫化罐：蒸汽由罐底进入，在罐体的底部设置蒸汽进口。
蒸汽扩散管在罐底竖向排列,扩散管中蒸汽小孔（按一定规则和倾斜角度密布排列，确保蒸汽进入到罐内后温度均匀向四周扩散，防止蒸汽扩散不均和蒸汽直接加热所造成的产品受热不均，硫化罐内温度均匀无死角）。
设定工作程序后，控制系统自动进行升压、升温、硫化、排气等工作，硫化结束后自动关闭并发出声光报警音提示。
(2)盐浴硫化：是一种液体硫化方式，适用于连续硫化无间断橡胶制品。
将挤出产品完全浸入到液态熔盐中加以硫化。
其主要优势在于浸入到熔盐中的挤出产品完全被液态热传导介质所包围避免与空气中的氧气相接触。
在盐浴加工过程中，挤出产品被完全浸入到熔盐中，避免了与空气相接触所产生的不良后果，与其它硫化线相比，盐浴硫化线所产生的废气污染率要低得多。
(3)沸腾床硫化：沸腾床的结构原理与液体硫化槽类似，床内贮存的是由固体、气体构成的悬浮系统。
沸腾床硫化的优点：热传递能力高；受热均匀；比液体介质的温度极限和化学惰性高；操作安全；不沾污成品和简化清洁工序等。
沸腾床除用于硫化橡胶制品外，还可用于金属、织物、坯料、模型的预热及原料的干燥等。
1.2.2橡胶的传统硫化的特点(1)热传递或传导方式从橡胶外表面向内部传递。
(2)橡胶是热的不良导体，胶料内外硫化不同步，容易出现外部过硫化而内部欠硫化现象。
(3)设备需保持高温状态，耗能多，能源浪费严重。
传统硫化方式已经很成熟、完善。
但是传统加热方式其固有的缺点，耗时长，能耗大，加热延迟等。
我们需要寻求一种更加高效节能的硫化方式。
动力工程及工程热物理学科前沿2微波硫化原理及国内外研究现状2.1微波加热原理微波是频率在300～300000 MHz范围内的电磁波，因其频率超高，故也被称为超高频（高频频率不低于0.5 MHz），又因其波长（12.5 cm）与无线电电波的长度（1~103m）相比，相对短而微，故也称微波。
微波加热方式已经成为一种新型的加热方式。
在全封闭状态，微波以光速直线渗入被加热物质内部，进而被吸收转变为热量，形成从物料内部开始，内外一起加热。
在分子的角度上看，电介质可以分为两类：有极分子和无极分子。
对于无极分子在没有外加电场的时候，其正负电荷中心是重合的，呈电中性。
一旦有了外加电场，正负电荷重心将会产生相对位移，进而产生电偶极子，即位移极化现象，分子在空间中来回游走排序不均匀，呈电中性。
但是当收到外电场的作用下，电偶极子分子沿外电场转动达到平衡状态，如果外加电场反复变动，则极性分子会相应地随之反复变动，在这样的过程中，在分子的热运动的作用下，相邻分子之间的相互作用和极性分子的“变极”效应，会有类似摩擦的作用产生，使得极性分子获得能量，并产生热量。
故此暴露高频电磁场下，这些取向随着交变电磁的频率不断变化而不断变化的时候，分子摩擦、运动进而产生热量。
图2-1 微波加热原理Fig.2-1The principle of Microwave heating微波加热与传统加热方式完全不同，是将微波能量穿透到被加热介质内部直接进行整体加热，因此加热迅速，高效节能，大大缩短了橡胶硫化时间，使其加热均匀性更好，硫化质量较高。
传热效率高，约相当于对流传热(例如热空气加热)的5倍，所产生热量的绝大部分都集中在被加热物体，而不是扩散到加热场以外。
微波加热能达到环保要求，能耗低，节省人力，产品质量均匀，大大改善了生产劳动条件。
2.2国内外研究现状朱闰平[1]等研究了微波预热胶料技术的特点和常见问题。
针对微波预热胶料的焦烧问题进行分析，指出影响微波预热胶料焦烧的因素主要有橡胶品种、配方、预成型胶料形状、微波炉设备、温度控制、预热功率及时间。
使用微波预热可缩短胶料在模具中的预热时间，改善硫化胶质量，提高生产效率韦增红[2]等简单讲解了微波硫化技术发展的趋势；阐述了微波硫化的原理和微波硫化的主要过程；阐述了橡胶配合原则，讲解了加入何种填料以及添加各种添加剂等；介绍了混炼、挤出、硫化工艺，列举了微波硫化海绵密封条及海绵胶条等的应用实例；孙铜生、雒拓等[3]利用微波技术加热了沥青混合料，建立了沥青混合料中的传热传质模型；杨卫民[4]等介绍了微波硫化技术的原理与研究现状，简述了微波连续硫化装置的发展情况，然后着重介绍了微波硫化在目前橡胶工业中的主要研究应用；黄卡玛[5]等对电磁波辐射下化学反应过程进行了初步研究，发现在常规加热下反应符合Arrhenius方程，而微波加热则不再符合，即产生非热效应，由于研究体系的局限，尚不能认为具有普遍性；D. Martin[6]等通过单独使用电子束辐射及同时使用电子束和微波辐射对天然橡胶和聚丁二烯橡胶以及炭黑橡胶混合物的硫化结果进行了比较；Yingguang Li[7]等将真空辅助微波硫化技术和改性光学传感系统用于检测铺层方向和厚度对碳纤维增强复合层板穿透温度分布的影响，分析和优化了微波硫化工艺下碳纤维增强复合材料的温度分布；课题组[8-11]在研究橡胶热物性参数对橡胶硫化温度场影响的基础上，对基于微波技术的橡胶硫化基础理论进行了探索，初步研究了橡胶微波硫化过程以及微波功率、加热的时间、波导类型对橡胶硫化温度场的影响；初步设计了箱型微波谐振腔，研究了谐振腔尺寸其内部电场分布的影响。