硫化”一詞有其歷史性，因最初的天然橡膠制品用硫磺作交聯(lián)劑進行交聯(lián)而得名，隨著橡膠工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在可以用多種非硫磺交聯(lián)劑進行交聯(lián)。因此硫化的更科學的意義應是“交聯(lián)”或“架橋”，即線性高分子通過交聯(lián)作用而形成的網(wǎng)狀高分子的工藝過程。硫化過程中發(fā)生了硫的交聯(lián)，這個過程是指把一個或更多的硫原子接在聚合物鏈上形成橋狀結(jié)構(gòu)。反應的結(jié)果是生成了彈性體，它的性能在很多方面都有了改變，硫化劑可以是硫或者其它相關(guān)物質(zhì)。從物性上即是塑性橡膠轉(zhuǎn)化為彈性橡膠或硬質(zhì)橡膠的過程。“硫化”的含義不僅包含實際交聯(lián)的過程，還包括產(chǎn)生交聯(lián)的方法。

硫化過程可分為四個階段，各階段的特點：
通過膠料定伸強度的測量（或硫化儀）可以看到，整個硫化過程可分為硫化誘導，預硫，正硫化和過硫（對天然膠來說是硫化返原）四個階段。
硫化誘導期（焦燒時間）內(nèi)，交聯(lián)尚未開始，膠料有很好的流動性。這一階段決定了 膠料的焦燒性及加工安全性。這一階段的終點，膠料開始交聯(lián)并喪失流動性。硫化誘導期的長短除與生膠本身性質(zhì)有關(guān)，主要取決于所用助劑，如用遲延性促進劑可以得到較長的焦燒時間，且有較高的加工安全性。
硫化誘導期以后便是以一定速度進行交聯(lián)的預硫化階段。預硫化期的交聯(lián)程度低，即使到后期硫化膠的扯斷強度，彈性也不能到達預想水平，但撕裂和動態(tài)裂口的性能卻比相應的正硫化好。
到達正硫化階段后，硫化膠的各項物理性能分別達到或接近最佳點，或達到性能的綜全平衡。
正硫化階段（硫化平坦區(qū)）之后，即為過硫階段，有兩種情況：天然膠出現(xiàn)“返原”現(xiàn)象（定伸強度下降），大部分合成膠（除丁基膠外）定伸強度繼續(xù)增加。
對任何橡膠來說，硫化時不只是產(chǎn)生交聯(lián)，還由于熱及其它因素的作用產(chǎn)生產(chǎn)聯(lián)鏈和分子鏈的斷裂。這一現(xiàn)象貫穿整個硫化過程。在過硫階段，如果交聯(lián)仍占優(yōu)勢，橡膠就發(fā)硬，定伸強度繼續(xù)上升，反之，橡膠發(fā)軟，即出現(xiàn)返原。

硫化工藝主要是用來改善橡膠制品性能
橡膠在未硫化之前，分子之間沒有產(chǎn)生交聯(lián)，因此缺乏良好的物理機械性能，實用價值不大。當橡膠加入硫化劑以后，經(jīng)熱處理或其他方式能使橡膠分子之間產(chǎn)生交聯(lián)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使其性能大大改善，尤其是橡膠的定伸應力、彈性、硬度、拉伸強度等一系列物理機械性能都會大大提高。

注壓硫化成型

普通模壓與注壓最明顯的區(qū)別在于前者膠料是以冷的狀態(tài)充入模腔的，而后者則是將膠料加熱混合，并在接近硫化溫度下注入模腔。因而，在注壓過程中，加熱模板所提供的熱量僅僅只用于維持硫化，它能很快將膠料加熱到190℃-220℃。在模壓過程中，由加熱模板所提供的熱量首先要用于預熱膠料，由于橡膠的導熱性能差，如果制品很厚，熱量要傳導到制品中心需要較長的時間。采用高溫硫化也可在一定程度上縮短操作時間，但往往導致靠近熱板的制品邊緣出現(xiàn)焦燒。

采用注壓法硫化，可以縮短成型周期，實現(xiàn)自動化操作，這對大批量生產(chǎn)最為有利。注壓還具有以下優(yōu)點：可以省去半成品準備、起模和制品修邊等工序；可以生產(chǎn)出尺寸穩(wěn)定、物理機械性能優(yōu)異的高質(zhì)量產(chǎn)品；減少硫化時間，提高生產(chǎn)效率，減少膠料用量，降低成本，減少廢品，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

采用注壓硫化成型工藝時，需要注意以下幾點：

1、采用合理的螺桿轉(zhuǎn)速、背壓，控制適當?shù)淖⑸錂C溫度。一般地，應保持出料口膠溫和控制循環(huán)溫度之差不大于30度為宜。

注射機螺桿的用途是在選定的和均勻的溫度下為每一循環(huán)制備足夠量的膠料；它明顯地影響著注射機的產(chǎn)量。

背壓是通過放慢注射缸中出油口的流量而產(chǎn)生的，并對注射機所射出膠料，對注射油缸的推擠作用進行限制。實踐中，背壓只會稍微增加對膠料的剪切，而不會引起硫化制品物理性能的降低。

2、噴嘴的設計。噴嘴連接注射機頭和模具，同時對熱平衡有一定作用。經(jīng)過噴嘴的壓力損失會經(jīng)由注射而轉(zhuǎn)換成為熱量。膠料絕不允許在這個部位硫化。因此，選擇合適的噴嘴直徑非常重要，它影響著噴嘴部位的摩擦生熱、膠料注射時所需要的壓力和充模時間。

3、合適的模具溫度，最佳的硫化條件。在選擇好膠料的最佳配合之后，重要的就是注射成型條件與硫化條件的相互配合。注壓成型與模壓成型相比，由于模具表面、內(nèi)部溫度分布不同，要實現(xiàn)良好的硫化就必須對溫度進行高精度控制，使模具表面、內(nèi)部同時達到最佳硫化條件。高溫會增大橡膠的收縮率，但二者關(guān)系是線性的，在生產(chǎn)前應有充分的估計。此外，就成型壓力而言，高壓成型是極為有利的，因為壓力與收縮成反比關(guān)系。

4、安全合理的膠料配方設計。對于進行注壓硫化成型的膠料，要求其具有以下特性：（1）膠料的門尼焦燒時間應當盡可能的長，以獲得最大的安全性。通常，門尼焦燒時間應比膠料在機筒中的停留時間長2倍。（2）硫化速度快，通過對不同膠料硫化體系的合理選擇，添加合適的促進劑，使膠料在注壓硫化時有令人滿意的效率。（3）流動性良好，良好的流動性能減少膠料的停留時間，減少注壓時間，并提高防焦燒能力。

選用合適的工藝條件，合理的膠料配方，采用注壓硫化工藝可比普通模壓硫化快10~20倍。降低膠料損失10%~15%。

氮氣硫化工藝

采用充氮氣硫化的主要優(yōu)點是節(jié)能和延長膠囊壽命，可節(jié)省蒸汽80%，膠囊使用壽命可延長1倍。輪胎在硫化過程中要消耗大量熱能和電能，因此開發(fā)和推廣節(jié)能硫化工藝意義重大。由于氮氣分子量小、熱容很小，氮氣充入輪胎膠囊內(nèi)腔時，不會吸熱而引起溫度降低，也不易造成膠囊氧化裂解破壞。

氮氣硫化的工藝特點是，先通高溫高壓蒸汽，若干分鐘后切換通入氮氣，利用充氮硫化的“保壓變溫”工藝硫化至結(jié)束。因為最初通入幾分鐘蒸汽的熱量足夠保持硫化一條輪胎，理論上只要在完成硫化之前溫度不降到150℃以下即可。但是，采用氮氣硫化時，首先通入的是高溫高壓蒸汽，會造成上下胎側(cè)的溫差，要消除上下胎側(cè)的硫化溫差，必須合理布置硫化介質(zhì)噴射的位置，改進密封和熱工管路系統(tǒng)。

硫化用氮氣的純度要求達99.99%，最好達到99.999%，并建議企業(yè)自配制氮系統(tǒng)，以降低使用成本。氮氣純度不夠，會影響膠囊的使用壽命。

將氮氣硫化的“保壓變溫”硫化原理應用于傳統(tǒng)循環(huán)過熱水硫化工藝的改造，人們又開發(fā)出了用高溫高壓蒸汽加過熱水的硫化工藝取代常規(guī)的循環(huán)過熱水硫化工藝。硫化時，先通入高溫高壓蒸汽，若干分鐘后切換通入循環(huán)過熱水，再過若干分鐘后關(guān)閉回水閥停止循環(huán)，直到利用潛熱硫化至結(jié)束。采用這種新的加熱硫化方法，據(jù)理論計算，其能耗僅是傳統(tǒng)硫化工藝方法的1/2。

標簽：硫化什么