硫化是橡胶制品加工过程的最后一个工序,在这个工序中,橡胶经历着一系列复杂的化学变化,使塑性的橡胶变为弹性的或硬度的橡胶,从而获得更完善的物理机械性能和化学性能,使橡胶输送带成为更有使用价值的材料,因此,橡胶运输带对硫化制品制造和应用都具有十分重要的意义.
硫化过程是橡胶输送带产品大分子键发生化学交联反应的过程,所谓硫化,就是在加热条件下,胶料中的生胶与硫化剂发生化学反应,使橡胶由线形结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子,并使胶料的物理机械性能及其它性能有明显地改善,这个过程就称为硫化.就大多数橡胶制品来说(特别是在工业生产中,这种交联反应的过程是在一定的温度,时间和压力的条件下完成的,这些条件就称为硫化条件,而如何来制定制品的硫化条件,以及如何在生产中使这些已确定下来的条件得以实施,这些就是在硫化工艺中的技术条件工作,而硫化仪在硫化工艺的技术工作中也起着十分重要的作用.
1. 硫化反应过程
硫化反应过程是化学反应过程,它包含橡胶带分子与硫化剂及其它配合剂之间发生的一系列化学反应以及在形成网状结构时伴随发生各种反应,在这众多的反应中,仍以橡胶分子与硫化剂之间的反应为主,它是生成大分子网状结构的基本反应,对于大多数含有有机促进剂(硫磺)的硫化体系的胶料来说,其硫化反应历程可大致如下:
第一阶段为诱导阶段,在这个阶段中首先是硫磺分子和促进剂体系之间反应生成一种活性更大的中间化合物,然后进一步引发橡胶分子链,形成可交联的自由基(或离子)与橡胶分子链之间产生连锁反应,生成交联链,第三阶段为网构形成阶段,在这一阶段的前期交联反应已趋于完成,产生的交联链发生重排和裂解等反应,在这一阶段的后期交联反应已基本停止,随之而发生的是交联链重排和热裂解等反应,最后得到网构稳定的硫化胶.
硫化历程:在硫化过程中,橡胶的各种性能随着硫化时间而变化,若将橡胶的某一性能变化与时间作曲线图,则可从曲线图中可以表现出整个硫化历程,所以这种曲线叫做硫化历程.
橡胶运输带的硫化历程可分为四个阶段,即焦烧阶段,热硫化阶段,平坦硫化阶段,过硫化阶段.
(1)焦烧阶段它是指热硫化前延迟作用时间,相当于前述的硫化反应中的诱导期,焦烧时间的长短,是由胶料的配方所决定的, 其中主要受促进剂的影响,而操作过程中的热历史也是一个重要的因素.由于橡胶具有热积累的特性,所以胶料的实际焦烧时间,包括操作焦烧时间和剩余焦烧时间两部分,操作焦烧时间是指在橡胶加工过程中由于热效应所消耗掉的焦烧时间,它取决于加工程度,(如胶料翻炼次数,热炼程度及压延压出等),剩余焦烧时间是指胶料在模型加热时保持流动性的时间,在操作焦烧时间和剩余焦烧时间之间没有固定的阶限,它随胶料操作和放条件不同而变化,如果一个胶料经历的加工越多,它占去的焦烧时间就越多所示,则剩余焦烧时间就越小,胶料在模型中流动时间越少,因此一般胶料都应避免经受反复多次的机械作用.
(2)热硫化阶段这一阶段相当于硫化反应中的交联阶段,在这一阶段中胶料进行着交联反应,逐渐生成网构,于是橡胶的弹性和抗张性能急剧上升,热硫化时间的长短是由交联配方所决定的,它是交联固有的,常作为恒量每种胶料硫化反应进行快慢的标志.
(3)平坦硫化阶段相当于硫化反应中网构,成熟期的前半期,这时交联反应已趋于完成,反应速度已缓和下来,随之而发生交联键的重排,热裂解等反应,因此胶料的抗张性能曲线出现平坦区,平坦硫化时间的长短也决定于配方,(主要是促进剂及防老剂),由于在这一阶段中硫化保持有最佳性能,所以常作为取得产品质量的硫化阶段,为通常选取正硫化时间的范围.
(4)过硫化阶段这一段相当于硫化反应中的网构成熟期的后半期,在这一阶段中主要是交联键重排作用,以及交联键和键段热裂解的反应,因此胶料的抗张性能显著下降.在硫化历程中,从胶料开始加热时算起至出现平坦期为止所经过的时间称为产品硫化时间,也就是通常所说的”正硫化时间”,它等于焦烧时间与热硫化时间之和,但是由于焦烧时间有一部分为操作过程所消耗,所以我们做的每批胶料的剩余焦烧时间是会有波动的,因此每批胶料的热硫化时间也会有所波动.
将具有线形分子结构的橡胶(生胶)通过化学或其他方法使其分子链发生交联形成三维网状结构(硫化胶)的过程称为橡胶的硫化,硫化胶不仅在机械性能方面得到提高,并使之形状得以固定不再具有可塑性和粘性流动,因此,准确的掌握橡胶的硫化工艺条件是保证橡胶制品质量的一个重要方面,硫化的方法和设备很多,因制品而异,用密炼机混炼制备混炼胶,然后进行模型硫化操作,以制取硫化胶,将配方好的物料加入到密炼机中,按设定的混炼工艺条件混炼,制得混炼胶将混炼胶胶片放入模具中,在硫化机平板之间加热,使胶料软化和流动成型;在一定的硫化工艺条件下,胶料中的硫化体系使橡胶发生复杂的化学反应,最后定型为硫化胶,此为其主体流程。
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