第2章橡胶的硫化解决方案.ppt

第二章橡胶的硫化体系硫化是橡胶制品加工的主要工艺过程之一,也是橡胶制品生产中的最后一个加工工序。在这个工序中,橡胶要经历一系列复杂的化学变化, 由塑性的混炼胶变为高弹性的交联橡胶,从而获得更完善的物理机械性能和化学性能,提高和拓宽了橡胶材料的使用价值和应用范围。因此, 硫化对橡胶及其制品的制造和应用具有十分重要的意义。本章要求: 、硫化参数(焦烧、诱导期、正硫化、硫化返原)、喷霜等专业术语。 、各种硫化剂、促进剂的特性; 、硫化条件的选取与确定。 、硫化工艺及方法。本章主要参考书: 橡胶化学(王梦蛟译)、橡胶化学与物理、橡胶工业手册( 2、3分册) 第二章橡胶的硫化体系§ 1 1839 年,美国人 Charles Goodyear 发现橡胶和硫黄一起加热可得到硫化胶; 1844 年, Goodyear 又发现无机金属氧化物(如 CaO 、 MgO 、 PbO )与硫黄并用能够加速橡胶的硫化,缩短硫化时间; 1906 年,使用了有机促进剂苯***。 Oenslager 发现在硫化性能最差的野生橡胶中添加苯***后,可使其性能接近最好的巴拉塔胶。 NR+S+PbO +苯***——→硫化速度大大加快,且改善硫化胶性能; 1906-1914 年,确定了橡胶硫化理论,认为硫化主要是在分子间生成了硫化物; 1920 年, Bayer 发现碱性物有促进硫化作用; NR+S+ZnO +苯***——→ 1921 年, NR+S+ZnO +硬脂酸+苯***——→同年又发现了噻唑类、秋兰姆类促进剂,并逐渐认识到促进剂的作用, 用于橡胶的硫化中。在此之后又陆续发现了各种硫化促进剂。第二章橡胶的硫化体系硫黄并非是唯一的硫化剂。 1846 年, Parkes 发现 SCl 的溶液或蒸汽在室温下也能硫化橡胶,称为“冷硫化法”; 1915 年,发现了过氧化物硫化; 1918 年,发现了硒、碲等元素的硫化; 1930 年,发现了低硫硫化方法; 1940 年,相继发现了树脂硫化和醌肟硫化; 1943 年,发现了硫黄给予体硫化; 二战以后又出现了新型硫化体系,如 50 年代发现辐射硫化; 70 年代脲烷硫化体系; 80 年代提出了平衡硫化体系。, 形成三维网状体型结构的过程。实际上就是把塑性的胶料转变成具有高弹性橡胶的过程。硫化剂:凡能引起橡胶产生交联作用的化学药品。(一)硫化历程硫化历程是橡胶大分子链发生化学交联反应的过程,包括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。硫化历程: 第二章橡胶的硫化体系可分为三个阶段: 、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。 ,生成交联键。 、短化,主链改性、裂解。第二章橡胶的硫化体系(二)硫化历程图?图 2-1 硫化历程图第二章橡胶的硫化体系根据硫化历程分析,可将硫化曲线分成四个阶段,即焦烧阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段和过硫化阶段。 (三)硫化参数 10:胶料从加热开始至转矩上升到最大转矩的 10% 所需要的时间。 M 10=M L+(M H -M L)× 10% (焦烧期) :从胶料放入模具至出现轻微硫化的整个过程所需要的时间叫硫化诱导期,又称为焦烧时间。诱导期反应了胶料的加工安全性。诱导期短,加工安全性差;诱导期太长,会降低生产效率。 :胶料在存放和加工过程中出现的早期硫化现象。 :胶料从加热开始,至转矩上升到最大转矩的 90% 时所需要的时间。 M 90=M L+(M H -M L)× 90% :交联密度达到最大程度时所需要的时间。 :如果胶料再继续硫化就会使交联结构产生降解,性能下降,这种现象就称为硫化返原。: 1)硫化诱导期要足够长,充分保证生产加工的安全性; 2)硫化速度要快,提高生产效率,降低能耗; 3)硫化平坦期要长(以保证硫化加工中的安全性, 减少过硫危险,以及保证制品各部位硫化均匀一致)。