橡膠硫化儀的硫化曲線解讀法

橡膠硫化儀測(cè)定未硫化膠料硫化特性的原理：將未硫化膠料試樣放入一個(gè)*密封或幾乎*密封的模腔內(nèi)，并使之保持在設(shè)定的試驗(yàn)溫度下。模腔有上、下兩個(gè)部分，其中一部分以微小的擺角振蕩。振蕩使試樣產(chǎn)生剪切應(yīng)變，測(cè)定試樣對(duì)模腔的反作用轉(zhuǎn)矩（力）。此轉(zhuǎn)矩（力）取決于膠料在硫化過(guò)程中產(chǎn)生的、隨硫化時(shí)間長(zhǎng)短而連續(xù)變化的剪切模量。從膠料入模開始，硫化儀便自動(dòng)記錄反映膠料產(chǎn)生剪切應(yīng)變的轉(zhuǎn)矩的數(shù)值。于是，便得到了一條轉(zhuǎn)矩與時(shí)間的關(guān)系曲線，即硫化曲線。其形狀與設(shè)定的試驗(yàn)溫度和膠料的特性有關(guān)。

　　（有的硫化儀用FL）：zui小轉(zhuǎn)矩或力（N.m或N）;

　?。ㄓ械牧蚧瘍x用Fmax）：在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到的平坦、zui大、zui高轉(zhuǎn)矩或力（N.m或N）;

　　（有的硫化儀用t10）：也叫焦燒時(shí)間，即轉(zhuǎn)矩達(dá)到ML+（MH-ML）*10%時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間;（有的硫化儀用t90）: 也叫正硫化時(shí)間，即轉(zhuǎn)矩達(dá)到ML+（MH-ML）*90%時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，稱為工藝正硫化時(shí)間。

　　硫化歷程分為四個(gè)階段：硫化誘導(dǎo)階段，熱硫化階段，硫化平坦階段和過(guò)硫化階段。

　　什么是橡膠硫化壓力?硫化壓力在橡膠成型過(guò)程中起什么作用?

　　橡膠件硫化的三大工藝參數(shù)是：溫度、時(shí)間和壓力。其中硫化溫度是對(duì)制品性能影響zui大的參數(shù)，硫化溫度對(duì)橡膠制品的影響的研究也比比皆是。但對(duì)硫化壓力比較少進(jìn)行試驗(yàn)。

　　硫化壓力是指，橡膠混煉膠在硫化過(guò)程中，其單位面積上所承受的壓力。一般情況下，除了一些夾布件和海綿橡膠外，其他橡膠制品在硫化時(shí)均需施加一定的壓力。

　　橡膠硫化壓力，是保證橡膠零件幾何尺寸、結(jié)構(gòu)密度、物理機(jī)械的重要因素，同時(shí)也能保證零件表面光滑無(wú)缺陷，達(dá)到橡膠制品的密封要求。作用主要有以下幾點(diǎn)：

　　防止混煉膠在硫化成型過(guò)程中產(chǎn)生氣泡，提高制品的致密性;

　　提供膠料的充模流動(dòng)的動(dòng)力，使膠料在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能夠充滿整個(gè)模腔;

　　提高橡膠與夾件（簾布等）附著力及橡膠制品的耐曲繞性能;

　　4） 提高橡膠制品的物理力學(xué)性能。

　　硫化壓力的選取需要考慮如下幾個(gè)方面的因素：

　　1） 膠料的配方;

　　2） 膠料可塑性的大小;

　　3） 成型模具的結(jié)構(gòu)形式（模壓，注壓，射出等）;

　　4） 硫化設(shè)備的類型（平板硫化機(jī)，注壓硫化機(jī)，射出硫化機(jī)，真空硫化機(jī)等）;

　　5） 制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

　　硫化壓力選取的一般原則：

　　1） 膠料硬度低的（50-Shore A以下或更低），壓力宜選擇小，硬度高的選擇大;

　　2） 薄制品選擇小，厚制品選擇大;

　　3） 制品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單選擇小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜選擇大;

　　4） 力學(xué)性能要求高選擇大，要求低選擇小;

　　5） 硫化溫度較高時(shí)，壓力可以小一些，溫度較低時(shí)，壓力宜高點(diǎn)。

　　1. 什么是硫化溫度

　　橡膠硫化溫度是硫化三大要素之一，是橡膠進(jìn)行硫化反應(yīng)（交聯(lián)反應(yīng)）的基本條件，直接影響橡膠硫化速度和制品的質(zhì)量。與所有化學(xué)反應(yīng)一樣，硫化反應(yīng)隨著溫度升高而加快，易于生成較多的低硫交聯(lián)鍵;硫化溫度低，則速度慢，生成效率低，生成較多的多硫交聯(lián)鍵。硫化溫度并且大體適用范特霍夫定律，即溫度每上升8~10℃（約相當(dāng)于一個(gè)表壓的蒸汽壓力），其反應(yīng)速度約增加一倍;或者說(shuō)，反應(yīng)時(shí)間約減少一半。

　　2. 怎樣選擇硫化溫度

　　2.1 橡膠的種類 隨著室溫硫化膠料的增加和高溫硫化的出現(xiàn)，硫化溫度趨向兩個(gè)。從提高硫化效率來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為硫化溫度越高越好，但實(shí)際上不能無(wú)限提高硫化溫度。橡膠為高分子聚合物，高溫會(huì)使橡膠分子鏈產(chǎn)生裂解反應(yīng)，導(dǎo)致交聯(lián)鍵斷裂，即出現(xiàn)“硫化返原”現(xiàn)象，從而使硫化膠的物理機(jī)械性能下降。如高溫硫化天然橡膠時(shí)，溶于橡膠中的氧隨著溫度提高而活性加大，引起強(qiáng)烈的氧化作用，破壞了橡膠的組織，降低了硫化膠的物理機(jī)械性能。

　　綜合考慮各橡膠的耐熱性和“硫化返原”現(xiàn)象，各種橡膠建議的硫化溫度如下：

　　NR 在140-150℃，zui高不超過(guò)160℃;

　　順丁橡膠、異戊橡膠和氯丁橡膠在150-160℃，zui高不超過(guò)170℃

　　丁苯橡膠、丁橡膠可采用150℃以上，但zui高不超過(guò)190℃;

　　丁基橡膠、三元乙丙橡膠一般選用160-180℃，zui高不超過(guò)200℃;

　　硅橡膠、氟橡膠一般采用二段加硫，一段溫度可選170-180℃，二段硫化則選用200-230℃，按工藝要求可在4-24h 范圍內(nèi)選擇。

　　有效、半有效硫化體系，硫化溫度一般掌握在160-165℃之間，過(guò)氧化物及樹脂等非硫磺硫化體系，硫化溫度適合選擇170-180℃.尤其要指出，對(duì)于EPDM，NBR硫磺硫化的配方，如設(shè)計(jì)需要二次加硫，一次加硫與二次加硫的溫度和時(shí)間影響zui終制品的壓縮*變形和硬度等機(jī)械性能均比較大;而過(guò)氧化物硫化的配方，一次加硫的溫度尤為重要，*在180℃以上，若一次加硫溫度不足，二次加硫補(bǔ)足的效果甚低。即過(guò)氧化物硫化的配方，二次加硫?qū)ui終物性的影響很小。

　　橡膠屬于熱的不良導(dǎo)體，受熱升溫較慢。對(duì)于厚制品來(lái)說(shuō)，采用高溫硫化很難使內(nèi)外層膠料同時(shí)達(dá)到平坦范圍;造成制品外表部分恰好正硫化時(shí)，而內(nèi)部出現(xiàn)欠硫化?；蛘邇?nèi)部恰好出現(xiàn)正硫化時(shí)，而外部已過(guò)硫化。為了保證厚制品硫化均勻，除了配方設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮膠料的硫化平坦性外，在選擇硫化溫度時(shí)，也要考慮硫化溫度低一些或采用逐步升溫的操作方法。

　　對(duì)于薄制品，硫化溫度可以適當(dāng)高點(diǎn)。

　　對(duì)于夾織物的橡膠制品，通常硫化溫度不高于140℃.而發(fā)泡橡膠，需要按照發(fā)泡劑和發(fā)泡助劑的分解溫度選擇適宜的硫化溫度。