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                                                  淺析橡膠硫化工藝

                                                  文章欄目 : 新聞資訊 發布日期:07-16 09:58 瀏覽量 : 108

                                                    橡膠制品種類繁多,但生產工藝過程,卻基本相同。以一般固體橡膠(生膠)為原料的橡膠制品經過硫化等各種工藝手段,使得彈性的橡膠變成具有塑性的塑煉膠,再加入各種配合劑制成半成品,最終使具有塑性的半成品又變成彈性高、物理機械性能好的橡膠制品。

                                                    隨著橡膠工業的發展,現在可以用多種非硫磺交聯劑進行交聯。因此硫化的更科學的意義應是交聯架橋,即線性高分子通過交聯作用而形成的網狀高分子的工藝過程。我們通常把把塑性橡膠轉化為彈性橡膠的過程叫做硫化,它是將一定量的硫化劑(如硫磺、硫化促進劑等)加入到由生膠制成的半成品中(在硫化罐中進行),在規定的溫度下加熱、保溫,使生膠的線性分子間通過生成硫橋而相互交聯成立體的網狀結構,從而使塑性的膠料變成具有高彈性的硫化膠。由于交聯鍵主要是由硫磺組成,所以稱為硫化。隨著合成橡膠的迅速發展,現在硫化劑的品種很多,除硫磺外,還有有機多硫化物、過氧化物、金屬氧化物等。因此,凡是能使線狀結構的塑性橡膠,轉化為立體網狀結構的彈性橡膠的工藝過程都叫硫化,凡能在橡膠材料中起搭橋作用的物質都稱為硫化劑。

                                                  橡膠膠輥

                                                    通過膠料定伸強度的測量(或硫化儀)可以看到,整個硫化過程可分為硫化誘導,預硫,正硫化和過硫(對天然膠來說是硫化返原)四個階段。

                                                    誘導期

                                                    硫化誘導期(焦燒時間)內,交聯尚未開始,膠料具有很好的流動性。這一階段決定了 膠料的焦燒性及其加工安全性。膠料在這一階段的最后會開始交聯并喪失流動性。硫化誘導期的長短除與生膠本身性質有關,主要取決于所用添加助劑,如用遲延性添加劑可以得到較長的焦燒時間,且有較高的安全加工性。

                                                    預硫期

                                                    硫化誘導期以后便是以一定速度進行交聯的預硫化階段。預硫化期的交聯程度低,即使到后期硫化膠的扯斷強度,彈性也不能到達預想水平,但撕裂和動態裂口的性能卻比相應的正硫化好。

                                                    正硫化

                                                    到達正硫化階段后,硫化膠的各項物理性能分別達到或接近最佳點,或達到性能的綜全平衡。

                                                    過硫

                                                    正硫化階段(硫化平坦區)之后,即為過硫階段,有兩種情況:天然膠出現返原現象(定伸強度下降),大部分合成膠(除丁基膠外)定伸強度繼續增加。

                                                    硫化工藝主要是用來改善橡膠制品性能

                                                    橡膠在未硫化之前,分子之間沒有產生交聯,因此缺乏良好的物理機械性能,實用價值不大。當橡膠加入硫化劑以后,經熱處理或其他方式能使橡膠分子之間產生交聯,形成三維網狀結構,從而使其性能大大改善,尤其是橡膠的定伸應力、彈性、硬度、拉伸強度等一系列物理機械性能都會大大提高。

                                                    現在硫化工藝普遍上有壓力硫化工藝與氮氣硫化工藝:壓力硫化又分為普通模壓與注壓兩種方式倆進行硫化,前者膠料是以冷的狀態充入模腔的,而后者則是將膠料加熱混合,并在接近硫化溫度下注入模腔;氮氣硫化工藝主要是采用充氮氣硫化,其主要優點是能夠節能和延長膠囊壽命,一般情況下可節省蒸汽80%,膠囊使用壽命可延長1倍,極大的減少能源損耗。

                                                    在硫化過程中,我們通常會采取一些輔助措施,像工藝變化及配料添加來改進橡膠的特性,使其達到我們所需求的性能:

                                                    1. 增加強度——配用硬質碳黑,摻用酚醛樹脂;

                                                    2. 增加耐磨性——配用硬質碳黑;

                                                    3. 氣密性要求高——少用揮發性高的組分;

                                                    4. 增加耐熱性——采用新的硫化工藝;

                                                    5.增加耐寒性——通過生膠的解枝鑲嵌,降低結晶傾向,使用耐低溫 的增塑劑; 6.增加耐燃性——不用易燃助劑、少用軟化劑、使用阻燃劑(如:三氧化銻); 7.增加耐氧性、耐臭氧性——采用對二胺類防護劑;

                                                    8.提高電絕緣性——配用高結構填充劑或金屬粉,配用抗靜電劑;

                                                    9.提高磁性——采用鍶鐵氧粉,鋁鎳鐵粉,鐵鋇粉等作填充劑;

                                                    10.提高耐水性——采用氧化鉛或樹脂硫化體系,配用吸水性較低的填充劑(如硫酸鋇、陶土);

                                                    11.提高耐油性——充分交聯、少用增塑劑;

                                                    12.提高耐酸堿度——多用填充劑;

                                                    13.提高高真空性——配用揮發性小的添加劑;

                                                    14.降低硬度——大量填充軟化劑。

                                                    對任何橡膠來說,硫化時不只是產生交聯,還由于熱及其它因素的作用產生產聯鏈和分子鏈的斷裂。這一現象貫穿整個硫化過程。在過硫階段,如果交聯仍占優勢,橡膠就發硬,定伸強度繼續上升,反之,橡膠發軟,即出現返原的現象。

                                                    硫化是橡膠加工的一個最為重要的工藝過程,各種橡膠制品必須經過硫化來獲得理想的使用性能。未經硫化的橡膠,在使用上是沒有什么使用價值的,但欠硫(硫化程度不夠,硫化時間不夠,未能達到最佳狀態)和過硫(硫化時間超過、性能顯著下降)都使橡膠性能下降。所以生產過程中一定要嚴格控制硫化時間,以保證硫化后的橡膠制品具有最好的使用性能和最長久的使用壽命。

                                                   


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