硫化是橡膠工業(yè)生產(chǎn)加工的工藝。 獲得了寶貴的物理機(jī)械性能，成為了值得使用的工程材料，在這過程中，橡膠發(fā)生了一系列的化學(xué)反應(yīng)，將線狀高分子變?yōu)槿S立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，那么，下面一起了解下橡膠硫化過程中各個(gè)性能指標(biāo)的變化吧!

　　硫化是指在加熱或照射的條件下，使具有線狀結(jié)構(gòu)的高分子交聯(lián)成為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子，使混合橡膠內(nèi)的生膠與硫化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從根本上改變混合橡膠的物理機(jī)械性能和其他性能。

　　在工業(yè)生產(chǎn)中，硫化交聯(lián)反應(yīng)一般在一定的溫度、時(shí)間、壓力條件下進(jìn)行。 這些條件的硫化條件通常被稱為硫化三要素。 生產(chǎn)中實(shí)施硫化條件、正確選擇硫化設(shè)備、選擇加熱介質(zhì)等是硫化工藝中的重要技術(shù)內(nèi)容。

　　硫化過程中，混煉膠的一系列性能發(fā)生了顯著變化。 隨著硫化時(shí)間的延長，其數(shù)值下降，硬度保持不變。 拉伸、永久變形等性能隨硫化時(shí)間的延長而逐漸減少，達(dá)到道路較低值后，用不同硫化時(shí)間的試件制備各種物理機(jī)械性能，發(fā)現(xiàn)拉伸強(qiáng)度、恒拉伸應(yīng)力、彈性等性能達(dá)到峰值后，繼續(xù)硫化緩慢上升。 其他耐熱性、耐磨性、耐溶脹性等性能隨硫化時(shí)間的增加而改善。

　　硫化過程中橡膠性能的變化是硫化過程中分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的結(jié)果。 硫化橡膠的大分子在分子鏈間形成橫向鍵，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此分子間除了二次價(jià)鍵力外，主價(jià)鍵力也作用于分子鏈間的鍵合處，硫化橡膠的拉伸強(qiáng)度比生膠大，定伸應(yīng)力高，彈性大，失去可溶性，未硫化的生膠是線狀結(jié)構(gòu)大的分子，其分子鏈具有運(yùn)動(dòng)獨(dú)立性、可塑性大、伸長率高、溶解性; 有限膨脹因此，硫化過程中橡膠性能的變化應(yīng)結(jié)合其結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行考察。 橡膠材料的幾種主要物理機(jī)械性能(以天然橡膠為例)變化的一般規(guī)律如下。

　　1、定伸應(yīng)力

　　橡膠未硫化時(shí)，線狀分子間可以比較自由地流動(dòng)， 但是，隨著硫化程度的加深，這種流動(dòng)自由性越來越小，在塑性范圍內(nèi)呈現(xiàn)非牛頓流動(dòng)特性。定長拉伸所需的變形力越來越大。 這就是“定伸應(yīng)力”。

　　2、拉伸強(qiáng)度

　　軟質(zhì)橡膠的抗拉強(qiáng)度隨著交聯(lián)程度的增加而逐漸上升，直至達(dá)到較高值。 如果進(jìn)一步硫化，在通過平坦部時(shí)拉伸強(qiáng)度會急劇下降。 硫使用量多的硬質(zhì)橡膠，在拉伸強(qiáng)度降低后上升，達(dá)到硬質(zhì)橡膠的水平。

　　3、增長率

　　橡膠的伸長率隨著交聯(lián)程度的增加而逐漸降低。4、壓縮永久變形

　　橡膠的壓縮永久變形也隨著交聯(lián)程度的增加而逐漸減少。 對于存在硫化還原的橡膠，過了正硫化后，壓縮永久變形又逐漸增大。

　　5、彈性

　　橡膠的彈性來源于高分子柔性段的微布朗運(yùn)動(dòng)位置的可逆變化，由于這一特性的存在，在小外力下會發(fā)生很大的變形。

　　處于塑性狀態(tài)時(shí)，橡膠分子引起的位移是不可逆的， 但是，如果交聯(lián)程度持續(xù)增加，則由于大分子之間的相對固定性過大，但橡膠分子交聯(lián)后，相互發(fā)生相對定位，產(chǎn)生了較強(qiáng)的復(fù)原趨勢。變形后的復(fù)原趨勢減少。 因此，當(dāng)硫化橡膠過度過硫時(shí)，彈性減弱，由彈性體的彈性變成剛體的彈性。

　　6、硬度

　　硫化橡膠的硬度在硫化開始后迅速增大，硫化后不久達(dá)到較大值，之后基本保持恒定。

　　7、耐膨潤性

　　未硫化橡膠和其他聚合物一樣，在某溶劑中溶脹，吸收溶劑直到失去凝聚力。 橡膠分子只有在溶劑對橡膠的滲透壓大于橡膠分子的凝聚力時(shí)才能進(jìn)入溶液。

　　8、通氣性

　　橡膠交聯(lián)程度增加后，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的空隙逐漸減少，氣體通過橡膠中擴(kuò)散的能力因阻力增大而減弱，因此一般硫化充分的彈性體比硫化不足的彈性體的耐透氣性好。

　　9、耐熱性

　　正硫化時(shí)的耐熱性較好。

　　10、耐磨損性

　　硫化開始后，耐磨性逐漸增大，正硫化時(shí)達(dá)到較高水平。 硫不足或過硫不利于耐磨性，但過硫的影響小。

　　天然橡膠和合成橡膠在硫化上有以下三個(gè)不同。

　　1 )天然橡膠中含有大量谷朊粉、谷朊粉分解物、胺類等非橡膠烴物質(zhì)，合成橡膠中沒有這類物質(zhì); 相反，合成橡膠中存在一定數(shù)量的聚合過程中殘留的樹脂和脂肪酸，它們起到了延緩硫化的作用。

　　2 )天然橡膠在主鏈結(jié)構(gòu)上雙鍵多，硫化速度比合成橡膠快，因此合成橡膠在配合時(shí)必須多使用促進(jìn)劑，減少硫。

　　3 )天然橡膠主要是線型大分子結(jié)構(gòu)，但丁苯橡膠、丁腈橡膠等合成橡膠的分支度高，容易引起分子內(nèi)交聯(lián)——的成圈，硫化橡膠變硬。

　　另外，橡膠鏈的側(cè)基還會影響硫化速度，極性大于苯乙烯基，因此丁腈橡膠的硫化速度大于丁苯橡膠。

　　以上介紹的就是橡膠硫化過程中各個(gè)性能指標(biāo)的變化，如需了解更多，可隨時(shí)聯(lián)系我們!