橡胶密封制品硫化机理
橡胶密封制品硫化机理
一、硫化
硫化是橡胶线形分子变成网状结构的化学反应过程,也是橡胶由塑性状态变成高弹性状态的变化过程,具体表现在生产工艺过程中,就是橡胶由生胶(半成品混炼胶)变成硫化胶(橡胶制品)的工艺过程。
二、硫化反应历程
橡胶硫化过程中,主要是橡胶分子与硫化剂及其他配合剂之间发生一系列化学反应,并伴随若干副反应的过程。对于大多数含有机促进剂和硫黄硫化体系胶料来说,硫化历程包括3个阶段:
◎ 诱导阶段
在此阶段,硫黄先与促进剂体系反应形成一种活性更大的中间产物,然后进一步引发橡胶产生可交
联的自由基或离子。
◎ 交联反应阶段
由可交联的自由基或离子与橡胶分子之间产生连锁反应,生成交联键。
◎ 网状结构形成阶段
已经交联的交联键发生重排和裂解等反应,得到网状结构稳定的硫化胶。
三、橡胶密封制品硫化的目的
◎ 通过硫化使具有塑性的半成品混炼胶变成具有弹性、低变形的硫化产品,并且可显示出优越的力学性能,满足密封工况的要求。
◎ 通过硫化可使不同部件粘合成统一的密封件整体。
◎ 通过硫化可使制品具有一定几何形状和规定尺寸精度,确保使用要求。
四、硫化三要素
硫化的三要素包括温度、时间、压力。
◎ 温度:
开始时可以软化胶料、促进胶料流动;
提高硫化化学反应的活化能,促进硫化交联;
对橡胶及其配合剂如活性剂、促进剂、硫化剂等进行活化,产生交联,形成三维网状结构,使其具有良好的物理性能;
硫化温度有一定的范围,随胶种和配方的不同,硫化温度也不一样;
温度超出范围,超高温硫化,可使橡胶分子断裂甚至分解;NR可能发生硫化返原现象,也可能产生热撕裂,由于胶料焦烧时间短,固化时间快,影响胶料的流动性和粘合性,易出现缺胶、焦痕、接头不良、尺寸超差、毛边过厚等质量问题;
温度过低,则硫化速度慢,生产效率低,经济效益受影响。
◎压力:
压力可闭合模具,使胶料流动充满模腔,材质密致,使橡胶产品彼此粘合紧密,形成整体;
压力可使制品花纹清晰,尺寸符合要求;
压力可挤出胶料中的气体,使制品表面光滑;
一般厚制品、高硬度制品和异型结构产品需要压力较大;如果压力过大,既造成浪费又易损坏设备和模具;压力过小,影响尺寸精度和材料的致密性,影响产品的物理性能。
◎时间:
时间是保证硫化反应进行,使制品达到正硫化状态的重要参数,尤其是保证厚制品从外到内达到正
硫化的时间;
时间的控制取决于胶料配方、产品形状、厚度、胶料的硫化体系、用胶量和硫化温度。
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