橡膠硫化壓力
橡膠件硫化的三大工藝參數(shù)是：溫度、時(shí)間和壓力。其中硫化溫 度是對(duì)制品性能影響最大的參數(shù)， 硫化溫度對(duì)橡膠制品的影響的研究 也比比皆是。但對(duì)硫化壓力比較少進(jìn)行試驗(yàn)。 硫化壓力是指，橡膠混煉膠在硫化過(guò)程中，其單位面積上所承受 的壓力。一般情況下，除了一些夾布件和海綿橡膠外，其他橡膠制品 在硫化時(shí)均需施加一定的壓力。 橡膠硫化壓力，是保證橡膠零件幾何尺寸、結(jié)構(gòu)密度、物理機(jī)械 的重要因素，同時(shí)也能保證零件表面光滑無(wú)缺陷，達(dá)到橡膠制品的密 封要求。作用主要有以下幾點(diǎn)： 1. 防止混煉膠在硫化成型過(guò)程中產(chǎn)生氣泡，提高制品的致密性； 2. 提供膠料的充模流動(dòng)的動(dòng)力，使膠料在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能夠充滿整個(gè) 模腔； 3. 提高橡膠與夾件（簾布等）附著力及橡膠制品的耐曲繞性 能； 4. 提高橡膠制品的物理力學(xué)性能。
硫化壓力的選取需要考慮如下幾個(gè)方面的因素：
1. 膠料的配方； 2. 膠料可塑性的大小；
3. 成型模具的結(jié)構(gòu)形式（模壓，注壓，射出等） 4. 硫化設(shè)備的類型（平板硫化機(jī)，注壓硫化機(jī)，射出硫化機(jī)，真空 硫化機(jī)等； 5. 制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
硫化壓力選取的一般原則：
1. 膠料硬度低的（50-Shore A 以下或更低） ，壓力宜選擇小，硬度高 的選擇大； 2. 薄制品選擇小，厚制品選擇大； 3. 制品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單選擇小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜選擇大； 4. 力學(xué)性能要求高選擇大，要求低選擇小； 5. 硫化溫度較高時(shí)，壓力可以小一些，溫度較低時(shí)，壓力宜高點(diǎn)。 對(duì)硫化壓力，國(guó)內(nèi)外一些橡膠廠家有如下一些經(jīng)驗(yàn)值供參考： 1. 模壓及移模注壓的硫化方式， 其模腔內(nèi)的硫化壓力為： 10~20Mpa； 2. 注壓硫化方式其模腔內(nèi)的硫化壓力為：0~150Mpa； 3. 硫化壓力增大，產(chǎn)品的靜態(tài)剛度也隨之增大，而收縮率隨之逐漸 減小； （在國(guó)內(nèi)的減振橡膠行業(yè)內(nèi)，對(duì)于調(diào)整產(chǎn)品的剛度，普遍采 用的依然是增加或者降低產(chǎn)品所使用的膠料硬度，而在國(guó)外，已 經(jīng)普遍采用了提高或者降低產(chǎn)品硫化時(shí)的膠料硫化壓力來(lái)調(diào)整產(chǎn) 品的靜態(tài)剛度。 4. 隨著硫化壓力的不斷提高，產(chǎn)品膠料的收縮率會(huì)出現(xiàn)一個(gè)反常的
現(xiàn)象，即當(dāng)產(chǎn)品膠料的硫化壓力達(dá)到 83Mpa 時(shí)，產(chǎn)品膠料的收縮 率為 0，若產(chǎn)品膠料的硫化壓力繼續(xù)不斷上升，產(chǎn)品膠料的收縮率 會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，也就是說(shuō)，在這種超高的產(chǎn)品膠料硫化壓力下，產(chǎn) 品硫化出來(lái)經(jīng)停放后，其橡膠部分的尺寸比模具設(shè)計(jì)的尺寸還要 大； 5. 在模壓和注壓方式下，模腔內(nèi)膠料的硫化壓力隨著時(shí)間的延長(zhǎng)， 總是先增高后減少，并最終處于平坦?fàn)顟B(tài)； 6. 隨著膠料硫化壓力的提高， 其膠料的 300％定伸和拉伸強(qiáng)度均隨之 提高，其膠料的扯斷伸長(zhǎng)率、撕裂強(qiáng)度和壓縮永久變形卻隨之下 降； 7. 在減震橡膠制品硫化過(guò)程中，注壓硫化方式中模腔內(nèi)膠料的壓強(qiáng) 比模壓硫化方式的壓強(qiáng)高一倍以上。產(chǎn)品達(dá)到相同的靜剛度所需 的膠料硬度有較大差別。隨產(chǎn)品硫化時(shí)的硫化壓力提高，產(chǎn)品在 壓縮永久變形性能方面有明顯的提高。
橡膠硫化三要素之時(shí)間
橡膠制品硫化時(shí)間:在一定的溫度、模壓下，為了使膠料從塑性 變成彈性，且達(dá)到交聯(lián)密度最大化，物理機(jī)械性能最佳化所用的時(shí)間 叫橡膠制品硫化時(shí)間。通常不含操作過(guò)程的輔助時(shí)間。 硫化時(shí)間是和硫化溫度密切相關(guān)的，在硫化過(guò)程中，硫化膠的各 項(xiàng)物理、力學(xué)性能達(dá)到或接近最佳點(diǎn)時(shí)，此種硫化程度稱為正硫化或 最宜硫化。 在一定溫度下達(dá)到正硫化所需的硫化時(shí)間稱為正硫化時(shí)間， 一定的硫化溫度對(duì)應(yīng)有一定的正硫化時(shí)間。 當(dāng)膠料配方和硫化溫度一 定時(shí)，硫化時(shí)間決定硫化程度，不同大小和壁厚的橡膠制品通過(guò)控制 硫化時(shí)間來(lái)控制硫化程度，通常制品的尺寸越大或越厚，所需硫化的 時(shí)間越長(zhǎng)。
硫化時(shí)間的設(shè)定方法：
1. 正硫化時(shí)間的測(cè)試,膠料正硫化時(shí)間的測(cè)試方法有： 1.1 物理-化學(xué)法（包括游離硫測(cè)定法和溶脹法） ； 1.2 物理-力學(xué)性能測(cè)定法（包括定伸應(yīng)力法、拉伸強(qiáng)度法、定伸
強(qiáng)度法、抗張積法、壓縮永久變形法、綜合取值法等） ； 1.3 專用儀器法（包括門尼粘度法、硫化儀法）等。目前最常用的 是硫化儀法。通過(guò)硫化儀測(cè)試，可以得到膠料的正硫化時(shí)間。 2.制品硫化時(shí)間的確定 2.1 若制品厚度為 6mm 或小于 6mm， 并且膠料的成形工藝條件可以 認(rèn)為是均勻受熱狀態(tài)，那么，制品的硫化時(shí)間與硫化曲線中所測(cè)得的 正硫化時(shí)間相同（溫度一致的情況下，即加硫溫度使用硫化儀測(cè)試的 溫度）; 2.2 若制品壁厚大于 6mm，每增加 1mm 的厚度，則測(cè)試的正硫化 時(shí)間增加 1min，這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。例如，一橡膠制品，其厚度為 22mm，試片測(cè)試的正硫化時(shí)間為 6min（溫度設(shè)定 150℃） ，那么，在 150℃硫化時(shí)，該制品的硫化時(shí)間為 6+（22-6）×1=22min。這時(shí)間 不包括操作過(guò)程的輔助時(shí)間。
二段加硫時(shí)間設(shè)定:
1.定義 為了達(dá)到合理的制造工藝和合理成本，把橡膠硫化分為一段、二段 兩個(gè)過(guò)程來(lái)完成的工藝方法，其第二段的工藝就是所謂的二段加硫。 一段硫化主要是使制品得到定形，然后將未 100%正硫化狀態(tài)而得到 定形的制品集中起來(lái)進(jìn)行二段硫化。這樣，提升了一段硫化的效率， 二段硫化的集中處理，也提升了效率，節(jié)省了能源。
2.二段硫化時(shí)間的設(shè)定 除合理成本考量，對(duì)于特種橡膠如 Silicone 膠、FKM 橡膠，其 正硫化過(guò)程的時(shí)間較長(zhǎng)，正常工藝均采用二段硫化。 以下是一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)： NR，一般不采用二段加硫。因其非常容易產(chǎn)生硫化返原現(xiàn)象。如需要 建議在 100℃以內(nèi)，2 小時(shí)左右； SBR，BR 一般采用 100-120℃，1-2 小時(shí)； NBR，EPDM（硫磺硫化）一般采用 140-150℃ 2-4 小時(shí)； EPDM (過(guò)氧)一般采用 150-160℃ 2-4 小時(shí)； Silicone 一般采用 200-230 4-8 小時(shí)； FKM 一般采用 200-230 8-12 小時(shí)。
橡膠硫化三要素之溫度
什么是硫化溫度：
橡膠硫化溫度是橡膠進(jìn)行硫化反應(yīng)（交聯(lián)反應(yīng)）的基本條件，直 接影響橡膠硫化速度和制品的質(zhì)量。與所有化學(xué)反應(yīng)一樣，硫化反應(yīng) 隨著溫度升高而加快，易于生成較多的低硫交聯(lián)鍵；硫化溫度低，則 速度慢，生成效率低，生成較多的多硫交聯(lián)鍵。硫化溫度并且大體適 用范特霍夫定律，即溫度每上升 8~10℃（約相當(dāng)于一個(gè)表壓的蒸汽 壓力） ，其反應(yīng)速度約增加一倍；或者說(shuō)，反應(yīng)時(shí)間約減少一半。
怎樣選擇硫化溫度 隨著室溫硫化膠料的增加和高溫硫化的出現(xiàn)， 硫化溫度趨向兩個(gè) 極端。從提高硫化效率來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為硫化溫度越高越好，但實(shí)際上
不能無(wú)限提高硫化溫度。橡膠為高分子聚合物，高溫會(huì)使橡膠分子鏈 產(chǎn)生裂解反應(yīng)，導(dǎo)致交聯(lián)鍵斷裂，即出現(xiàn)“硫化返原”現(xiàn)象，從而使 硫化膠的物理機(jī)械性能下降。 如高溫硫化天然橡膠時(shí)，溶
于橡膠中的氧隨著溫度提高而活性加大，引起強(qiáng)烈的氧化作用，破壞 了橡膠的組織，降低了硫化膠的物理機(jī)械性能。 綜合考慮各橡膠的耐熱性和“硫化返原”現(xiàn)象，各種橡膠建議的硫 化溫度如下： NR 最好在 140-150℃，最高不超過(guò) 160℃； 順丁橡膠、 異戊橡膠和氯丁橡膠最好在 150-160℃， 最高不超過(guò) 170℃； 丁苯橡膠、丁腈橡膠可采用 150℃以上，但最高不超過(guò) 190℃： 丁基橡膠、三元乙丙橡膠一般選用 160-180℃，最高不超過(guò) 200℃； 硅橡膠、氟橡膠一般采用二段加硫，一段溫度可選 170-180℃，二段 硫化則選用 200-230℃，按工藝要求可在 4-24h 范圍內(nèi)選擇。
橡膠配方中硫化體系的類型
按照最終制品不同性能的要求，橡膠配方選用不同的硫化體系。硫 化體系不同，則硫化特性不同，有的需要高活化溫度，有的需要低活 化溫度。因此要根據(jù)實(shí)際的硫化體系來(lái)選擇相應(yīng)的硫化溫度。通常， 普通硫磺硫化體系，其硫化溫度選取范圍為 130-160℃，具體需要根 據(jù)所使用的促進(jìn)劑的活性溫度和制品的物理機(jī)械性能來(lái)確定。 促進(jìn)劑的活性溫度較低或制品要求高強(qiáng)度、 較低的定伸應(yīng)力和硬度
時(shí)，硫化溫度可選擇較低一些，這樣生成較多的多硫交聯(lián)鍵；促進(jìn)劑 的活性溫度較高或制品要求高定伸應(yīng)力和硬度、較低伸長(zhǎng)率時(shí)，硫化 溫度宜采用高一些，這樣生成較多的低硫交聯(lián)鍵。 有效、半有效硫化體系，硫化溫度一般掌握在 160-165℃之間，過(guò) 氧化物及樹(shù)脂等非硫磺硫化體系，硫化溫度適合選擇 170-180℃.尤 其要指出，對(duì)于 EPDM，NBR 硫磺硫化的配方，如設(shè)計(jì)需要二次加硫， 一次加硫與二次加硫的溫度和時(shí)間影響最終制品的壓縮永久變形和 硬度等機(jī)械性能均比較大；而過(guò)氧化物硫化的配方，一次加硫的溫度 尤為重要，最佳在 180℃以上，若一次加硫溫度不足，二次加硫補(bǔ)足 的效果甚低。即過(guò)氧化物硫化的配方，二次加硫?qū)ψ罱K物性的影響很 小。 橡膠屬于熱的不良導(dǎo)體，受熱升溫較慢。對(duì)于厚制品來(lái)說(shuō)，采用 高溫硫化很難使內(nèi)外層膠料同時(shí)達(dá)到平坦范圍； 造成制品外表部分恰 好正硫化時(shí)，而內(nèi)部出現(xiàn)欠硫化。或者內(nèi)部恰好出現(xiàn)正硫化時(shí)，而外 部已過(guò)硫化。為了保證厚制品硫化均勻，除了配方設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考 慮膠料的硫化平坦性外，在選擇硫化溫度時(shí)，也要考慮硫化溫度低一 些或采用逐步升溫的操作方法。 對(duì)于薄制品， 硫化溫度可以適當(dāng)高點(diǎn)。 對(duì)于夾織物的橡膠制品，通常硫化溫度不高于 140℃.而發(fā)泡橡膠， 需要按照發(fā)泡劑和發(fā)泡助劑的分解溫度選擇適宜的硫化溫度

標(biāo)簽：硫化重點(diǎn)三大