橡膠硫化對橡膠制品性能的影響

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1、課外興趣小組讀書報告橡膠硫化對橡膠制品性能的影響高材06110062120周菊燕指導(dǎo)老師:唐頌超摘要:硫化是橡膠制品制造工藝的一個必要過程，也是橡膠加工所特有的工序。橡膠通過硫化獲得了必要的物理機械性能和化學(xué)性能。硫化劑是能使橡膠分子鏈起交聯(lián)反應(yīng)，使線形分子形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可塑性降低，彈性劑強度增加的物質(zhì)。并研究了金屬氧化物(MgO／ZnO)、過氧化物(2，5一二甲基一2，5二叔丁基過氧化己烷，簡稱雙一25)、硫磺、三聚硫氰酸(TCY)4種硫化體系對氯丁橡膠硫化特性、物理機械性能、耐熱老化性能和壓

2、縮永久變形性能的影響。結(jié)果表明，所選4種硫化體系都能較好地硫化氯丁橡膠。關(guān)鍵詞：硫化、硫化特性、硫化體系、氯丁橡膠1、序言硫化是橡膠制品生產(chǎn)過程中最重要的工藝過程，在這工藝過程中，橡膠經(jīng)歷了一系列的物理和化學(xué)變化，其物理機械性能和化學(xué)性能得到了改善，使橡膠材料成為有一定使用價值的材料，因此硫化對橡膠及其制品的應(yīng)用有十分重要的意義。硫化是在一定溫度、壓力和時間條件下橡膠大分子鏈發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)的過程。硫化過程給橡膠彈性體的性質(zhì)以決定性影響。特別是定伸強度、硬度、彈性、抗溶脹性能在硫化過程中有相當(dāng)大的變

3、化。這一變化的大小與加入橡膠中產(chǎn)生硫化作用的硫化助劑的選擇和硫化條件有關(guān)，其它性質(zhì)如抗張強度、氣密性、低溫屈撓以及電絕緣性能，在硫化程度變化時變化比較小。2、橡膠在硫化過程中的結(jié)構(gòu)與性能的變化在硫化前，橡膠分子是呈卷曲狀的線形結(jié)構(gòu)，其分子鏈具有運動的獨立性，大分子之間是以范德華力相互作用的，當(dāng)受外力作用時，大分子鏈段易發(fā)生位移，在性能上表現(xiàn)出較大的變形，可塑性大，強度不大，具有可溶性。硫化后，橡膠大分子被交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，大分子鏈之間有主價鍵力的作用，使大分子鏈的相對運動受到一定的限制，在外力作用下，

4、不易發(fā)生較大的位移，變形減小，強度增大，失去可溶性，只能有限溶脹。橡膠在硫化過程中，其分子結(jié)構(gòu)是連續(xù)變化的，如交聯(lián)密度在一定的硫化時間內(nèi)是逐漸增加的。實際上硫化時所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)比較復(fù)雜，交聯(lián)反應(yīng)和降解反應(yīng)都在發(fā)生，交聯(lián)反應(yīng)使橡膠分子成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，降解反應(yīng)使橡膠分子斷鍵。在硫化初期以交聯(lián)為主，交聯(lián)密度增加，到一定程度降解反應(yīng)增加，交聯(lián)密度又會下降。硫化過程的橡膠分子結(jié)構(gòu)的變化顯著地影響著橡膠各種性能。2.1物理機械性能的變化：橡膠制品的物理機械性能是分子結(jié)構(gòu)形態(tài)和分散在內(nèi)部的配合劑相互作用1課外興趣

5、小組讀書報告的反映，在硫化過程中，分子結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化，橡膠的物理機械性能也發(fā)生變化。當(dāng)然不同結(jié)構(gòu)的橡膠，在硫化過程中物理機械性能的變化趨勢有所不同。天然橡膠在硫化過程中，隨著線形大分子逐漸變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可塑性減小，拉伸強度、定神強度、硬度、彈性增加，而伸長率、永久變形、疲勞生熱等相應(yīng)減小，但若硫化時間再延長，則出現(xiàn)拉伸強度、彈性逐漸下降，伸長率、永久變形反而會上升的現(xiàn)象。對于像丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠等合成橡膠，其物理機械性能在硫化過程中有類似的變化情況，但隨硫化時間繼續(xù)延長，各種性能的變化較為

6、平坦，如強度等性能達到最大值后能保持較長的時間。2.2物理性質(zhì)的變化：橡膠在硫化過程中，交聯(lián)密度發(fā)生了顯著的變化。隨著交聯(lián)密度的增加，橡膠的密度增加，氣體、液體等小分子就難以在橡膠內(nèi)運動，宏觀變現(xiàn)為透氣性、透水性減少，而且交聯(lián)后相對分子質(zhì)量增大，溶劑分子難以在橡膠分子之間存在，宏觀變現(xiàn)為能使生膠溶解的溶劑只能使硫化膠溶脹，而且交聯(lián)度越大，溶脹越小。硫化也提高了橡膠的熱穩(wěn)定性和使用溫度范圍。2.3化學(xué)穩(wěn)定性的變化：在硫化過程中，交聯(lián)反應(yīng)總是發(fā)生在化學(xué)活性比較高的集團或原子上，這些地方是橡膠容易發(fā)生老化

7、反應(yīng)的薄弱環(huán)節(jié)，硫化后，這些地方發(fā)生了交聯(lián)，分子結(jié)構(gòu)改變了，老化反應(yīng)就難以進行。橡膠形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后，使低分子擴散受到更大的阻礙，導(dǎo)致橡膠老化的自由基難以擴散，提高了橡膠的化學(xué)穩(wěn)定性。3、硫化劑硫化劑又稱交聯(lián)劑，在工業(yè)上又稱橋架劑。它能使橡膠分子鏈起交聯(lián)反應(yīng)，使線形分子形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可塑性降低，彈性劑強度增加的物質(zhì)。除了某些熱塑性橡膠不需要硫化外，天然橡膠和各種合成橡膠都需配入硫化劑進行硫化。橡膠經(jīng)硫化后才具有寶貴的使用價值，力學(xué)性能大大提高。硫化劑分為無機和有機兩大類。無機硫化劑有硫黃、一氯化硫

8、、硒、碲等。有機硫化劑有含硫的促進劑（如促進劑TMTD）、有機過氧化物（如過氧化苯甲酰）、醌肟化合物、多硫聚合物、氨基甲酸乙酯、馬來酰亞胺衍生物等。橡膠硫化劑包括元素硫、硒、碲，含硫化合物，過氧化物，醌類化合物，胺類化合物，樹脂類化合物，金屬氧化物以及異氰酸酯等。用得最普遍的是元素硫和含硫化合物。硫化劑適用于各類天然橡膠和合成橡膠，根據(jù)需要，不同的硫化劑品種可配合使用。例如，硫化劑PDM，化學(xué)名稱為N，N’-間苯撐雙馬來酰亞胺。它是一種多功能橡膠助劑，在橡膠加工過程中