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硫化对橡胶结构与性能的影响

time：

2024-03-05

硫化对橡胶结构与性能的影响

关于硫化对橡胶的结构和性能的影响：

硫化是橡胶制品制造过程中的重要步骤，是由线型结构转化为体型结构的过程，带来了包括物理机械性能、耐温性、抗溶剂性以及防腐性能在内的全方位改变，提升了产品的价值和应用范围。

在硫化前和硫化后，橡胶的结构和性质发生了显著改变。硫化前的橡胶分子是线性结构，分子间以范德华力作用，具有良好的可塑性和伸长率，且具有可溶性。在硫化的过程中，分子被引发，发生化学交联反应，生成网状结构，分子间以化学键结合。

硫化后的橡胶结构和性能主要包括：

结构：化学键、交联键的位置、交联程度和交联

性能：力学性能（定伸强度、硬度、拉伸强度、伸长率、弹性），物理性能，化学稳定性硫化后

硫化过程可以显著改变橡胶的性能。以天然橡胶为例，随着硫化程度的提高：

力学性能改变：弹性、扯断强度、定伸强度、撕裂强度和硬度增高，伸长率、压缩永久变形和疲劳生热降低

物理性能改变：透气率、透水率降低，不能溶解，只能溶胀，耐热性提高化学稳定性提高，交联反应使高活性基团或原子不再存在，使老化反应难以进行。网状结构阻碍低分子的扩散，导致橡胶自由基难以扩散。

硫化条件包括压力、温度以及时间是决定硫化结果的关键。硫化压力对防止胶料产生气泡、提高胶料的密实性，使胶料充满模具有重要影响，还可以改善制品中各层（胶层与布层或金属层、布层与布层）之间的粘合力，改善硫化胶的物理性能（如耐折性能）。

硫化温度是硫化反应的基本条件，能够直接影响硫化速度、产品质量和企业经济效益。提高硫化温度可以加快硫化速度，提高生产效率，但过高的硫化温度会导致橡胶分子链断裂、硫化反原、胶料力学性能下降、纺织物强度降低等问题，还会导致胶料焦烧时间缩短，造成制品局部缺胶，硫化不均匀。因此，硫化温度的选取应综合考虑橡胶种类、硫化体系、制品结构等因素。

确定硫化条件——包括压力、温度和时间——是一个复杂的过程，需要考虑多个因素。

硫化压力：硫化压力的选择主要取决于橡胶制品的设计和要求。一般情况下，压力的选择主要根据橡胶制品的形状、大小和复杂度来决定。压力越大，橡胶流动性越好，能更好地填充模具。同时，高压也能有效防止气泡生成，提高制品的密实性。但是，过高的压力可能会导致胶料的过度流动，造成制品形状的失真。

硫化温度：硫化温度直接影响硫化反应的速度和质量。温度越高，硫化反应越快，但是可能会导致橡胶分子链的断裂，影响制品的物理性能。适当的硫化温度能保证良好的硫化速度，同时不会对橡胶材料造成太大的热损伤。

硫化时间：硫化时间与硫化温度直接相关。较高的温度可能需要较短的硫化时间，反之亦然。一般情况下，硫化时间的选择需要考虑橡胶材料的种类、硫化温度以及制品的厚薄。通过试验确定的最佳硫化时间，能确保橡胶材料获得最佳的力学性能和耐老化性能。

总的来说，确定硫化条件是一个需要综合考虑橡胶材料种类、制品形状、硫化设备等多种因素的过程。在实际生产中，通常需要进行多次试验，逐步优化硫化条件，以获得最佳的产品性能。