橡胶工艺基础知识

    一.名词解释：

    1. 橡胶：它是一种有机高分子弹性化合物，具有：

    (1)长链高分子(分子量在几万至几十万以上)

    (2)分子链各链节的运动活泼。

    (3)分子链各链节间容易转动，卷曲。

    (4)分子间作用力小。

    (5)常温为无定型。

    (6)分子间可以交联，且交联前后具有必要的性能。

    2. 硫化：混炼胶在一定条件下，橡胶分子由线形结构转变成网状结构的交联过程称为硫化。

    3. 老化：

    橡胶制品在成型加工、长期储存和使用过程中，由于受氧、臭氧、变价金属离子以及其他化学物质的作用，受机械应力、光、高能辐射等物理作用以及霉菌、昆虫等生物的作用和侵蚀，会逐渐变软发粘、变硬、发脆或龟裂，物性降低，这种现象就称为老化。

    4. 焦烧：

    在硫化以前的各个加工操作及贮存过程中，由于机械作用产生的热量或高温条件，使胶料产生早期硫化，导致塑性下降，从而使其后的操作难以进行，这种现象为焦烧或早期硫化。

    5. 硫化三要素：

    即：硫化时间、硫化温度、硫化压力称为硫化三要素。

    二.硫化三要素在硫化过程的作用以及他们之间的相互关系：

    1. 硫化各阶段：

    从整个硫化时间来分，可分为四个阶段，即：硫化诱导阶段、热硫阶段、正硫阶段、过硫阶段。

    1.1 硫化诱导阶段(焦烧期)

    在这个阶段内，交联尚未开始，橡胶在模腔中有良好的流动性，这个阶段时间的长短决定胶料的焦烧性及操作安全性。

    从这一阶段的终点起，胶料开始发硬并丧失流动性，如在模压硫化中，则胶料停止在模内流动，根据所用助剂不同，这一阶段可长可短。

    1.2 热硫化阶段

    继诱导阶段之后，交联便以一定的速度开始进行，其初期交联过程较低，各项性能也较低，但到了此阶段后期，硫化胶的抗张强度，弹性等不能达到理想水平，但此时抗撕和动态裂口性能都超过正硫化阶段的相应值。

    1.3 正硫化阶段

    在这一阶段，硫化胶的各项物理机械性能分别达到或接近最佳点或者说它们之间取得最佳综合平衡。在这一阶段所取的温度、时间分别为正硫化温度和正硫化时间，合称正硫化条件。

    1.4 过硫阶段

    正硫化阶段之后，继续硫化便进入过硫阶段。对于一般橡胶来说，此阶段一开始，各项物理性能基本上保持稳定的阶段，即硫化平坦期，过了平坦期以后，即为过硫阶段，在这一阶段会出现两种情况：a:天然胶出现“复原”的现象。b:大部分合成胶(丁基胶除外)则变硬。

    2.硫化三要素

    2.1硫化温度：温度是橡胶硫化工艺中最主要的控制条件之一。橡胶硫化温度开始起步发展时一般控制在140℃-150℃的范围内。但为提高生产效率，缩短硫化时间，现在把温度控制在180±5℃之间。

    以下是硫化温度与硫化时间的关系一般如下：

    硫化温度(℃) 130 140 150 160 170

    硫化时间(分) 30 15 7.5 3.75 1.8

    从以上情况看，温度每上升10℃，硫化时间将会缩短一半，但它还受以下因素的影响：

    橡胶是不良导热体，故对厚制品来说，采用高温很难使内外层胶料同时达到平坦范围之内。

    2.3各种橡胶的耐高温能力高低不一(如天然胶需低温长时间硫化)硫化温度提高一定程度后对橡胶性能或多或少带来影响。

    2.4高温对橡胶制品中的纤维也起破坏作用，会使纺织物强度降低。例如：夹布产品在240℃连续加热4小时，则其夹布将完全受到破坏，因此在提高和选定硫化温度时，对胶种，硫化体系，硫化工艺方法及产品结构都应有所考虑。

    3.硫化压力

    它是橡胶硫化的一个重要条件，对成品质量起着重要的作用。本部各种压机的极限压力：台湾200T(含真空)为21Mpa; 湖州150T为18.6 Mpa;湖州100T为20 Mpa。

    3.1 硫化压力在制品硫化时可以起到以下作用：

    3.1.1 提高胶料的致密性，清除气泡;

    3.1.2 促进胶料在模腔内的流动，使其迅速填满模腔;

    3.1.3 使胶料与模具表面贴合紧密，得到光滑的表面及清晰的花纹;

    3.1.4 提高橡胶与布层，金属骨架的密着力和产品的耐曲扰性。

    总之，硫化压力对产品质量起着重要作用，但对硫化速度的影响很小基本上不预考虑。

    4.硫化时间

    硫化的一个交联过程必须在一定的时间内才能完成。

    硫化时间的长短必须服从于达到正硫化时间的硫化效应，时间过短将会使制品欠硫。过长将导致制品过硫。

    因此，在硫化生产过程中就必须严格遵守硫化时间，随意延长或缩短硫化时间是工艺纪律绝对不允许的。