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硫化對橡膠結(jié)構(gòu)與性能的影響

time：

2024-03-05

硫化對橡膠結(jié)構(gòu)與性能的影響

關于硫化對橡膠的結(jié)構(gòu)和性能的影響：
硫化是橡膠制品制造過程中的重要步驟，是由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為體型結(jié)構(gòu)的過程，帶來了包括物理機械性能、耐溫性、抗溶劑性以及防腐性能在內(nèi)的全方位改變，提升了產(chǎn)品的價值和應用范圍。
在硫化前和硫化后，橡膠的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生了顯著改變。硫化前的橡膠分子是線性結(jié)構(gòu)，分子間以范德華力作用，具有良好的可塑性和伸長率，且具有可溶性。在硫化的過程中，分子被引發(fā)，發(fā)生化學交聯(lián)反應，生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分子間以化學鍵結(jié)合。
硫化后的橡膠結(jié)構(gòu)和性能主要包括：
結(jié)構(gòu)：化學鍵、交聯(lián)鍵的位置、交聯(lián)程度和交聯(lián)
性能：力學性能（定伸強度、硬度、拉伸強度、伸長率、彈性），物理性能，化學穩(wěn)定性硫化后
硫化過程可以顯著改變橡膠的性能。以天然橡膠為例，隨著硫化程度的提高：
力學性能改變：彈性、扯斷強度、定伸強度、撕裂強度和硬度增高，伸長率、壓縮永久變形和疲勞生熱降低
物理性能改變：透氣率、透水率降低，不能溶解，只能溶脹，耐熱性提高化學穩(wěn)定性提高，交聯(lián)反應使高活性基團或原子不再存在，使老化反應難以進行。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)阻礙低分子的擴散，導致橡膠自由基難以擴散。
硫化條件包括壓力、溫度以及時間是決定硫化結(jié)果的關鍵。硫化壓力對防止膠料產(chǎn)生氣泡、提高膠料的密實性，使膠料充滿模具有重要影響，還可以改善制品中各層（膠層與布層或金屬層、布層與布層）之間的粘合力，改善硫化膠的物理性能（如耐折性能）。
硫化溫度是硫化反應的基本條件，能夠直接影響硫化速度、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)經(jīng)濟效益。提高硫化溫度可以加快硫化速度，提高生產(chǎn)效率，但過高的硫化溫度會導致橡膠分子鏈斷裂、硫化反原、膠料力學性能下降、紡織物強度降低等問題，還會導致膠料焦燒時間縮短，造成制品局部缺膠，硫化不均勻。因此，硫化溫度的選取應綜合考慮橡膠種類、硫化體系、制品結(jié)構(gòu)等因素。
確定硫化條件——包括壓力、溫度和時間——是一個復雜的過程，需要考慮多個因素。
硫化壓力：硫化壓力的選擇主要取決于橡膠制品的設計和要求。一般情況下，壓力的選擇主要根據(jù)橡膠制品的形狀、大小和復雜度來決定。壓力越大，橡膠流動性越好，能更好地填充模具。同時，高壓也能有效防止氣泡生成，提高制品的密實性。但是，過高的壓力可能會導致膠料的過度流動，造成制品形狀的失真。
硫化溫度：硫化溫度直接影響硫化反應的速度和質(zhì)量。溫度越高，硫化反應越快，但是可能會導致橡膠分子鏈的斷裂，影響制品的物理性能。適當?shù)牧蚧瘻囟饶鼙ＷC良好的硫化速度，同時不會對橡膠材料造成太大的熱損傷。
硫化時間：硫化時間與硫化溫度直接相關。較高的溫度可能需要較短的硫化時間，反之亦然。一般情況下，硫化時間的選擇需要考慮橡膠材料的種類、硫化溫度以及制品的厚薄。通過試驗確定的最佳硫化時間，能確保橡膠材料獲得最佳的力學性能和耐老化性能。
總的來說，確定硫化條件是一個需要綜合考慮橡膠材料種類、制品形狀、硫化設備等多種因素的過程。在實際生產(chǎn)中，通常需要進行多次試驗，逐步優(yōu)化硫化條件，以獲得最佳的產(chǎn)品性能。