橡胶硫化成型:交联原理和技术

更新日期:2018-08-24
橡胶技术李秀权工作室

 

    在橡胶制品生产过程中,硫化是最后一道加工工序。在这道工序中,橡胶经过一系列复杂的化学反应,由线型结构变成体型结构,失去了混炼胶的可塑性具有了交联橡胶的高弹性,进而获得优良的物理机械性能、耐热性、耐溶剂性及耐腐蚀性能提高橡胶制品的使用价值和应用范围

硫化前:线性结构,分子间以范德华力相互作用

       性能:可塑性大,伸长率高,具有可溶性

硫化时:分子被引发,发生化学交连反应

硫化后:网状结构,分子间以已化学键结合

结构:(1)化学键。(2)交联键的位置;(3)交联程度


           橡胶的高分子链之间通过支链联结成一个三维空间网型大分子,形成交联结构。交联键类型和交联密度是交联结构中最重要的参数,分别表示交联键具有的结构以及交联点以何种密度在橡胶分子链间分布。

        交联后的橡胶各项物理性能都有较大的改变,其中受交联密度影响最显著的性能是模量和硬度,由于交联产生的链与链之间交联点抑制高分子链间的滑动,模量和硬度随着交联密度的增加而增加;交联密度与拉伸强度和撕裂强度关系较为复杂,在一定交联度范围,其性能存在一个峰值。受交联键类型影响较大的有耐疲劳性能和耐热氧老化性能。由于存在多硫键的断裂重排作用,硫化胶网络含有较多多硫键时的耐疲劳性能较好,而键能较高的碳碳交联键有利于提高硫化胶耐热氧老化性能。

交联                 

性能:  

1)力学性能(定伸强度.硬度.拉伸强度. 伸长率.弹性

 2)物理性能  

3)化学稳定性

硫化后橡胶的性能变化:

以天然橡胶为例,随硫化程度的提高

1)        力学性能的变化

(弹性. 扯断强度. 定伸强度. 撕裂强度. 硬度)提高

(伸长率. 压缩永久变形. 疲劳生热)降低

2)物理性能的变化

     透气率、透水率降低不能溶解,只能溶胀耐热性提高

2)        化学稳定性的变化

化学稳定性提高

原因 a. 交联反应使化学活性很高的基团或原子不复存在,使老化反应难以进行

         b . 网状结构阻碍了低分子的扩散,导致橡胶自由基难以扩散


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