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硫化仪实验时的温度选择技巧
  • 发布日期:2021-08-09      浏览次数:49
    •    硫化仪所测硫化曲线广泛用于原材料和配方的研究,为加工生产提供数据。此外还大量用于生产的质量控制、监督以及产品质量的鉴定。透过硫化曲线可掌握橡胶在硫化过程中相关的特性。从橡胶旳混炼圴勺度、加工性到制品的物性(如抗老化)等皆可由硫化曲线中判读出,进一步达到橡胶质量的控制。
        由于硫化仪的准确性和方便性,目前已成为现代橡胶厂生产过程离线(中间生产)质量控制的有效手段之一。通常应力应变试验的相对误差在3%-4%,而硫化仪则达到1%-2%或者更低。因此生产中各个批号的原材料或混炼胶的微小差别很容易被发现而起到质量控制的作用。
        硫化温度是硫化的三大要素之一,是橡胶进行硫化反应(交联反应)的基本条件,直接影响橡胶硫化速度和制品的质量。与所有化学反应一样,硫化反应随着温度升高而加快,易于生成较多的低硫交联键;硫化温度低,则速度慢,生成效率低,生成较多的多硫交联键。硫化温度并且大体适用范特霍夫定律,即温度每上升8-10℃(约相当于一个表压的蒸汽压力),其反应速度约增加一倍;或者说反应时间约减少一半。
        那么该如何选择硫化温度呢?
        橡胶的种类随着室温硫化胶料的增加和高温硫化的出现,硫化温度趋向两个极值。从提高硫化效率来说,应当认为硫化温度越高越好,但实际上不能无限提高硫化温度。橡胶为高分子聚合物,高温会使橡胶分子链产生裂解反应,导致交联键断裂,即出现“硫化返原”现象,从而使硫化胶的物理机械性能下降。如高温硫化天然橡胶时,溶于橡胶中的氧随着温度提高而活性加大,引起强烈的氧化作用,破坏了橡胶的组织,降低了硫化胶的物理机械性能。
        综合考虑各橡胶的耐热性和“硫化返原”现象,各种橡胶建议的硫化温度如下:
        1.NR在140-150℃,不超过160℃;
        2.顺丁橡胶、异戊橡胶和氯丁橡胶在150-160℃,不超过170℃
        3.丁苯橡胶、丁腈橡胶可采用150℃以上,但不超过190℃;
        4.丁基橡胶、三元乙丙橡胶一般选用160-180℃,不超过200℃;
        5.硅橡胶、氟橡胶一般采用二段加硫,一段温度可选170-180℃,二段硫化则选用200-230℃,按工艺要求可在4-24h范围内选择。
        橡胶配方中硫化体系的类型按照最终制品不同性能的要求选用。硫化体系不同,则硫化特性不同,有的需要高活化温度,有的需要低活化温度。因此要根据实际的硫化体系来选择相应的硫化温度。通常,普通硫磺硫化体系,其硫化温度选取范围为130-160℃,具体需要根据所使用的促进剂的活性温度和制品的物理机械性能来确定。
        促进剂的活性温度较低或制品要求高强度、较低的定伸应力和硬度时,硫化温度可选择较低一些,这样生成较多的多硫交联键;
        促进剂的活性温度较高或制品要求高定伸应力和硬度、较低伸长率时,硫化温度宜采用高一些,这样生成较多的低硫交联键。
        有效、半有效硫化体系,硫化温度一般掌握在160-165℃之间,过氧化物及树脂等非硫磺硫化体系,硫化温度适合选择170-180℃。要指出对于EPDM、NBR硫磺硫化的配方,如设计需要二次加硫,一次加硫与二次加硫的温度和时间影响最终制品的压缩变形和硬度等机械性能均比较大;而过氧化物硫化的配方,一次加硫的温度尤为重要,在180℃以上,若一次加硫温度不足,二次加硫补足的效果甚低。即过氧化物硫化的配方,二次加硫对最终物性的影响很小。
        橡胶属于热的不良导体,受热升温较慢。对于厚制品来说,采用高温硫化很难使内外层胶料同时达到平坦范围;造成制品外表部分恰好正硫化时,而内部出现欠硫化。或者内部恰好出现正硫化时,而外部已过硫化。为了保证厚制品硫化均匀,除了配方设计时需要充分考虑胶料的硫化平坦性外,在选择硫化温度时,也要考虑硫化温度低一些或采用逐步升温的操作方法。
        对于薄制品,硫化温度可以适当高点。
        对于夹织物的橡胶制品,通常硫化温度不高于140℃。而发泡橡胶需要按照发泡剂和发泡助剂的分解温度选择适宜的硫化温度。
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