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高分子材料性能与结构测试生物与化学工程系王巧娥项目四橡胶测试试样的制备任务4-3橡胶硫化工艺及操作项目四橡胶测试试样的制备任务4-3橡胶硫化工艺及操作1.任务告知：拟实现的知识目标：了解平板硫化机的结构和功能掌握硫化的工艺过程掌握硫化的操作要点和注意事项拟实现的能力目标学会试验用胶料硫化操作方法能进行平板硫化机实验设备的操作能维护平板硫化机2.任务的引入橡胶为什么要硫化？硫化的设备有哪些？如何确定橡胶的硫化温度、硫化时间？平板硫化机的操作和注意事项？3.任务的实施硫化试样胶片指导老师讲解、示范各组分别操作4.归纳总结指导老师对各组的讲解进行评价；指导老师系统讲解平板硫化机的结构与性能；硫化的相关知识任务4-3橡胶硫化工艺及操作原理：硫化是在一定的温度和压力下，经过一定时间，使橡胶大分子由线性结构转变为网状结构的过程。通过硫化使橡胶在加工过程中失去的弹性重新回复，物理机械性能大大提高。（一）硫化试样的制备图1－2柱式双层平板硫化机1－机座；2－油箱和油泵；3－控制阀；4－液压控制面板；5－压力表；6－立柱；7－上横梁；8－上加热平板；9－下加热平板；10－电热线管；11－配电柜；12－移动平台和下加热平板；13－柱塞硫化设备硫化条件1）温度：130～180℃，具体由试验要求而定；2）压力：模具压力不小于3.5MPa；3）时间：根据正硫化时间或试验要求而定；具体对某一种胶种硫化条件应根据胶种配方具体情况而定。平板硫化机操作步骤操作过程以模型试样或试片平板硫化机的操作为例。1）检查机器的油箱油位高低和导向部分润滑状况，立柱上下两端的螺母是否松动，根据制品硫化工艺条件，调节液压系统的工作压力和热板的加热温度。2）根据制品硫化压力、模具的承压面积和柱塞的面积确定压力的大小，然后调整压力指针到所需刻度。3）设置加热温度。4）启动机器检查运行状况是否正常，包括柱塞升降速度、电接点压力表指示的刻度和压力控制情况、机器的噪音和震动情况。5）将生产或试验用模具清理后置于热板上进行预热。6）检查、称量所需半成品或胶料，有压延方向要求需标注压延方向。7）从热板上取下模具，打开上模，将半成品或胶料加入模具型腔，将上模板放到模具上并置于热板上。注意模具应放置在热板中央位置，防止出现偏载情况。8）启动油泵电机，升起热板进行合模，在上升之间严禁用手或其他东西触及模型或位于平板之间，当压力到达硫化压力时，放压排气2～4次。最后一次当压力到达硫化压力开始计时。并保压进行硫化。9）硫化到预定时间，除去压力，使热板下降，取下并打开模具取出试片或试样，取出后在室温下或低于室温的水或金属板上冷却10~15min，停放16h(不超过4星期)进行性能测试。硫化结束将模具清理后继续进行上述过程硫化其他试样或试片。10）试验结束，关闭机器电源，清理现场，将模具收存，填写试验记录及设备运行状况。胶料准备1)混炼胶要在标准规定的温度条件下停放2～24h后才可硫化。2)按标准试样的形状和压延方法从混炼胶片上裁取未硫化试片。3)试样胶料裁切成与模腔尺寸相应的胶坯，并在每片上表明胶料的压延方向。4)半成品胶料的质量=模腔体积×胶料密度×1.05～1.10。工艺要求1）硫化温度波动范围不超过±1℃，记时误差不大于±20s。3）冷模应在平板上合板（不加压）硫化温度下预热20~30min，连续硫化中间不需预热。每次调节硫化温度后，都需将模具在新的硫化温度下预热一定的时间20~30min后方可硫化。4)硫化模具的面积不应小于硫化机活塞面积。否则必须加垫板，以防损坏硫化平板。5）模具应合正后置于硫化平板中间，严禁较大偏斜。6）每层热板间只可放置一副模具。7）尽可能在短时间内将半成品胶料装入模具中，一般不超过2min。8）必须戴手套操作以防烫伤。9）启模应用启模工具从模具的启模口中启开，不得用硬件（如铁件）划入模腔中，以保护模具。对平板硫化机的要求1）平板硫化机在模具模腔面积上的压力不应低于3.5MPa,加热板尺寸应保证其边缘与模具边缘有不少于30mm的距离。2）平板硫化机两加热板加压面应相互平行。当在150℃满压闭合时其平行度应在0.25mm/m范围内。3）热板应使整个模具面积上温度分布均匀。平板中心处的最大温差不超过±0.5℃。相邻平板之间相应位置点的温差不超过±1℃。平板温度的平均差不超过±0.5℃。对模具的要求1）模具的模腔尺寸应满足哑铃状试样裁取数量要求，并符合GB/T528的规定。合适的模具如下：最佳选择是模具尺寸接近150mm×145mm×2mm的长方形模腔的模具。2）模具应使压出胶片具有明显的压延方向的标识。3）模腔表面应干净并高度抛光。模具材料最好选用高硬度刚也可选用镀鉻中碳钢或不锈钢。模具的模盖为厚度不小于10mm的平板，且应与模腔有较好的接合，以使模腔表面减少刮痕。（二）成品试样的制备需要试验的材料，特别是成品，可能不具备规定的厚度，因此需将厚度调整到规定的限度之内。在大多数情况下，厚度的调整应在裁切试样之前的材料上进行。成品试样的制备需要进行裁切、打磨、停放等工序。成品试样的制备方法：裁切打磨停放1.去除与橡胶相粘合的纺织物分离纺织物应尽量避免使用引起橡胶溶胀的溶液。如果不可避免，则使用低沸点的无毒液体（如异辛烷）来湿润接触面。分离过程应避免橡胶过渡拉伸，固定住靠近分离点的橡胶，每次分离很小一点。如果使用了溶液，在试样被裁切之前和进行试验之前，橡胶应停放至少16小时，使液体有足够的时间完全自由挥发。2.裁切方法当需要切掉相当厚度的橡胶或从一个厚的胶片制成若干薄片时，应使用规定的旋转刀具和切割机进行切割。3.打磨方法需要除去表面不平时，如纺织物的压痕或由于裁切引起的不平时，应使用标准规定的专用打磨机按标准进行打磨，停放至少16小时进行试验。第一次打磨时打磨深度不应超过0.2mm。连续打磨应逐渐减少打磨深度以避免橡胶过热。4.试样调节调整厚度的试片或经过打磨样品制得的试样，必须在规定的标准环境下进行调节，达到规定的调节时间后，用裁刀裁切试样立即进行试验。思考题1)硫化试样制备步骤有哪些？2)实验用开炼机和硫化机结构包括哪些？3)炼胶和硫化注意事项是什么？4)开炼机混炼一般加料顺序是什么?5)叙述开炼机混炼操作过程。6)叙述平板硫化机硫化试样的过程。实训项目1）选择下列配方中一个或几个配方，先按具体炼胶设备计算出实验配合配方，再确定其塑炼和混炼工艺条件（含混炼的加料顺序），最后进行实际配合、塑炼和混炼操作，制备出混炼胶。