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1 定義
2 四個(gè)階段
? 誘導(dǎo)期
? 預(yù)硫期
? 正硫化
? 過硫
3 注壓硫化成型
4 氮?dú)饬蚧に?/p>
硫化(Vulcanization) (引申定義)
硫化過程中發(fā)生了硫的交聯(lián)，這個(gè)過程是指把一個(gè)或更多的硫原子接在聚合物鏈上形成橋狀結(jié)構(gòu)。反應(yīng)的結(jié)果是生成了彈性體，它的性能在很多方面都有了改變,硫化劑可以是硫或者其它相關(guān)物質(zhì)。
隨著橡膠工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在可以用多種非硫磺交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)。因此硫化的更科學(xué)的意義應(yīng)是“交聯(lián)”或“架橋”，即線性高分子通過交聯(lián)作用而形成的網(wǎng)狀高分子的工藝過程。硫化過程中發(fā)生了硫的交聯(lián)，這個(gè)過程是指把一個(gè)或更多的硫原子接在聚合物鏈上形成橋狀結(jié)構(gòu)。反應(yīng)的結(jié)果是生成了彈性體，它的性能在很多方面都有了改變，硫化劑可以是硫或者其它相關(guān)物質(zhì)。從物性上即是塑性橡膠轉(zhuǎn)化為彈性橡膠或硬質(zhì)橡膠的過程。“硫化”的含義不僅包含實(shí)際交聯(lián)的過程，還包括產(chǎn)生交聯(lián)的方法。
硫化過程可分為四個(gè)階段，各階段的特點(diǎn)：
通過膠料定伸強(qiáng)度的測量（或硫化儀）可以看到，整個(gè)硫化過程可分為硫化誘導(dǎo)，預(yù)硫，正硫化和過硫（對天然膠來說是硫化返原）四個(gè)階段。
硫化誘導(dǎo)期（焦燒時(shí)間）內(nèi)，交聯(lián)尚未開始，膠料有很好的流動性。這一階段決定了 膠料的焦燒性及加工安全性。這一階段的終點(diǎn)，膠料開始交聯(lián)并喪失流動性。硫化誘導(dǎo)期的長短除與生膠本身性質(zhì)有關(guān)，主要取決于所用助劑，如用遲延性促進(jìn)劑可以得到較長的焦燒時(shí)間，且有較高的加工安全性。
硫化誘導(dǎo)期以后便是以一定速度進(jìn)行交聯(lián)的預(yù)硫化階段。預(yù)硫化期的交聯(lián)程度低，即使到后期硫化膠的扯斷強(qiáng)度，彈性也不能到達(dá)預(yù)想水平，但撕裂和動態(tài)裂口的性能卻比相應(yīng)的正硫化好。
到達(dá)正硫化階段后，硫化膠的各項(xiàng)物理性能分別達(dá)到或接近最佳點(diǎn)，或達(dá)到性能的綜全平衡。
正硫化階段（硫化平坦區(qū)）之后，即為過硫階段，有兩種情況：天然膠出現(xiàn)“返原”現(xiàn)象（定伸強(qiáng)度下降），大部分合成膠（除丁基膠外）定伸強(qiáng)度繼續(xù)增加。
對任何橡膠來說，硫化時(shí)不只是產(chǎn)生交聯(lián)，還由于熱及其它因素的作用產(chǎn)生產(chǎn)聯(lián)鏈和分子鏈的斷裂。這一現(xiàn)象貫穿整個(gè)硫化過程。在過硫階段，如果交聯(lián)仍占優(yōu)勢，橡膠就發(fā)硬，定伸強(qiáng)度繼續(xù)上升，反之，橡膠發(fā)軟，即出現(xiàn)返原。
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(chǎn)生交聯(lián)，因此缺乏良好的物理機(jī)械性能，實(shí)用價(jià)值不大。當(dāng)橡膠加入硫化劑以后，經(jīng)熱處理或其他方式能使橡膠分子之間產(chǎn)生交聯(lián)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使其性能大大改善，尤其是橡膠的定伸應(yīng)力、彈性、硬度、拉伸強(qiáng)度等一系列物理機(jī)械性能都會大大提高。
普通模壓與注壓最明顯的區(qū)別在于前者膠料是以冷的狀態(tài)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。因而，在注壓過程中，加熱模板所提供的熱量僅僅只用于維持硫化，它能很快將膠料加熱到190℃-220℃。在模壓過程中，由加熱模板所提供的熱量首先要用于預(yù)熱膠料，由于橡膠的導(dǎo)熱性能差，如果制品很厚，熱量要傳導(dǎo)到制品中心需要較長的時(shí)間。采用高溫硫化也可在一定程度上縮短操作時(shí)間，但往往導(dǎo)致靠近熱板的制品邊緣出現(xiàn)焦燒。
采用注壓法硫化，可以縮短成型周期，實(shí)現(xiàn)自動化操作，這對大批量生產(chǎn)最為有利。注壓還具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以省去半成品準(zhǔn)備、起模和制品修邊等工序；可以生產(chǎn)出尺寸穩(wěn)定、物理機(jī)械性能優(yōu)異的高質(zhì)量產(chǎn)品；減少硫化時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，減少膠料用量，降低成本，減少廢品，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
采用注壓硫化成型工藝時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：
1、采用合理的螺桿轉(zhuǎn)速、背壓，控制適當(dāng)?shù)淖⑸錂C(jī)溫度。一般地，應(yīng)保持出料口膠溫和控制循環(huán)溫度之差不大于30度為宜。
注射機(jī)螺桿的用途是在選定的和均勻的溫度下為每一循環(huán)制備足夠量的膠料；它明顯地影響著注射機(jī)的產(chǎn)量。
背壓是通過放慢注射缸中出油口的流量而產(chǎn)生的，并對注射機(jī)所射出膠料，對注射油缸的推擠作用進(jìn)行限制。實(shí)踐中，背壓只會稍微增加對膠料的剪切，而不會引起硫化制品物理性能的降低。
2、噴嘴的設(shè)計(jì)。噴嘴連接注射機(jī)頭和模具，同時(shí)對熱平衡有一定作用。經(jīng)過噴嘴的壓力損失會經(jīng)由注射而轉(zhuǎn)換成為熱量。膠料絕不允許在這個(gè)部位硫化。因此，選擇合適的噴嘴直徑非常重要，它影響著噴嘴部位的摩擦生熱、膠料注射時(shí)所需要的壓力和充模時(shí)間。
3、合適的模具溫度，最佳的硫化條件。在選擇好膠料的最佳配合之后，重要的就是注射成型條件與硫化條件的相互配合。注壓成型與模壓成型相比，由于模具表面、內(nèi)部溫度分布不同，要實(shí)現(xiàn)良好的硫化就必須對溫度進(jìn)行高精度控制，使模具表面、內(nèi)部同時(shí)達(dá)到最佳硫化條件。高溫會增大橡膠的收縮率，但二者關(guān)系是線性的，在生產(chǎn)前應(yīng)有充分的估計(jì)。此外，就成型壓力而言，高壓成型是極為有利的，因?yàn)閴毫εc收縮成反比關(guān)系。
4、安全合理的膠料配方設(shè)計(jì)。對于進(jìn)行注壓硫化成型的膠料，要求其具有以下特性：（1）膠料的門尼焦燒時(shí)間應(yīng)當(dāng)盡可能的長，以獲得最大的安全性。通常，門尼焦燒時(shí)間應(yīng)比膠料在機(jī)筒中的停留時(shí)間長2倍。（2）硫化速度快，通過對不同膠料硫化體系的合理選擇，添加合適的促進(jìn)劑，使膠料在注壓硫化時(shí)有令人滿意的效率。（3）流動性良好，良好的流動性能減少膠料的停留時(shí)間，減少注壓時(shí)間，并提高防焦燒能力。
選用合適的工藝條件，合理的膠料配方，采用注壓硫化工藝可比普通模壓硫化快10~20倍。降低膠料損失10%~15%。
采用充氮?dú)饬蚧闹饕獌?yōu)點(diǎn)是節(jié)能和延長膠囊壽命，可節(jié)省蒸汽80%，膠囊使用壽命可延長1倍。輪胎在硫化過程中要消耗大量熱能和電能，因此開發(fā)和推廣節(jié)能硫化工藝意義重大。由于氮?dú)夥肿恿啃 崛莺苄?，氮?dú)獬淙胼喬ツz囊內(nèi)腔時(shí)，不會吸熱而引起溫度降低，也不易造成膠囊氧化裂解破壞。
氮?dú)饬蚧墓に囂攸c(diǎn)是，先通高溫高壓蒸汽，若干分鐘后切換通入氮?dú)?，利用充氮硫化?ldquo;保壓變溫”工藝硫化至結(jié)束。因?yàn)樽畛跬ㄈ霂追昼娬羝臒崃孔銐虮３至蚧粭l輪胎，理論上只要在完成硫化之前溫度不降到150℃以下即可。但是，采用氮?dú)饬蚧瘯r(shí)，首先通入的是高溫高壓蒸汽，會造成上下胎側(cè)的溫差，要消除上下胎側(cè)的硫化溫差，必須合理布置硫化介質(zhì)噴射的位置，改進(jìn)密封和熱工管路系統(tǒng)。
硫化用氮?dú)獾募兌纫筮_(dá)99.99%，最好達(dá)到99.999%，并建議企業(yè)自配制氮系統(tǒng)，以降低使用成本。氮?dú)饧兌炔粔颍瑫绊懩z囊的使用壽命。
將氮?dú)饬蚧?ldquo;保壓變溫”硫化原理應(yīng)用于傳統(tǒng)循環(huán)過熱水硫化工藝的改造，人們又開發(fā)出了用高溫高壓蒸汽加過熱水的硫化工藝取代常規(guī)的循環(huán)過熱水硫化工藝。硫化時(shí)，先通入高溫高壓蒸汽，若干分鐘后切換通入循環(huán)過熱水，再過若干分鐘后關(guān)閉回水閥停止循環(huán)，直到利用潛熱硫化至結(jié)束。采用這種新的加熱硫化方法，據(jù)理論計(jì)算，其能耗僅是傳統(tǒng)硫化工藝方法的1/2。
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