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株洲时代新材料科技股份有限公司硫化基本原理及硫化过程中常见的问题开发中心试制部2010.7Page2主要内容第一部分：硫化的基本原理硫化的定义硫化的四个阶段硫化的三要素橡胶与金属粘接不牢气泡炸边缺胶、硫痕缩孔第二部分：常见问题及解决办法Page3第一部分硫化的基本原理1.1硫化的定义通俗的说法硫化就是从生胶变成熟胶的过程；教科书上的定义硫化是指橡胶线型结构的大分子链通过化学交联而构成三维网状结构的大分子的化学变化过程，并使胶料的物理机械性能及其他性能随之发生根本变化的过程。也就是从塑性胶变成弹性胶的过程。Page4硫化过程中发生了硫的交联，这个过程是指把一个或更多的硫原子接在聚合物链上形成桥状结构（空间网状结构）。Page51.2硫化的四个阶段诱导期热硫化期硫化平坦期过硫化阶段扭矩时间Page6诱导期诱导期又称为焦烧时间。它决定于胶料配方成分,它的长短关系到生产加工安全期。有时候因为操作时间过长导致硫化后产品出现焦烧现象，就是因为操作时间超过了此种胶料的焦烧时间所致。1.2硫化的四个阶段Page71.2硫化的四个阶段操作焦烧橡胶加工过程中由于热积累效应所消耗掉的时间，取决于加工条件，如胶料混炼、热炼及压延、压出剩余焦烧胶料在模型中加热保持流动性的时间诱导期即焦烧时间因为胶料实际焦烧时间是固定的，操作焦烧时间长，剩余焦烧时间就短，胶料在模具中流动时间就短，造成胶料还没有充满型腔就停止流动。所以我们要避免对胶料进行多次机械作用。Page8热硫化期此时橡胶逐步产生交联，生产网络结构，使橡胶弹性和拉伸强度急剧上升；硫化平坦期此时交联反应基本完成，继而发生交联键的重排、裂解等反应，曲线出现平坦期；此阶段硫化橡胶保持最佳性能；处于正硫化阶段。1.2硫化的四个阶段Page9过硫阶段此阶段就相当于硫化反应中网状结构形成的后期，存在着交联键的重排，但是主要为交联键及链段的热裂解反应，所以胶料的强力性能显著下降。所以我们在确定硫化工艺时要保证硫化时间处于正硫化阶段，不能过硫。否则产品性能会急剧下降。1.2硫化的四个阶段Page101.3硫化三要素硫化温度硫化压力硫化时间硫化三要素硫化三要素对产品硫化质量有决定性的影响Page111.3硫化三要素—硫化的温度直接影响到硫化速度和产品质量。硫化温度高，硫化速度快，生产效率高，易生成较多的低硫交联键；反之，硫化速度慢，生产效率低，易生成较多的多硫交联键。硫化温度的高低决定于胶料配方中的橡胶品种和硫化体系，也与产品形状、大小、厚薄等因素有关。过高的温度会引起橡胶分子链的裂解和发生硫化返原现象，使性能下降。Page12A、胶种B、硫化体系（同种胶料采用不同的硫化剂时，性能水平有很大差异）C、硫化方法（现在一般采用高温硫化，即中模部分温度150℃以上）各种橡胶最适宜硫化温度见下表：胶种适宜硫化温度，℃天然橡胶143（≤160℃）丁苯橡胶150（100～190℃）三元乙丙橡胶160～180异戊橡胶151丁腈橡胶180（100～190℃）硅橡胶160（二次硫化，200℃）氯丁橡胶151（≤170℃）影响硫化温度的因素Page131.3硫化三要素—硫化的压力在硫化过程中施加硫化压力，其目的使胶料容易流动，同时使胶料中的气泡（挥发份或空气）容易排出，另外，还可以提高胶料的致密性和提高胶料与骨架材料的密着性，有助于提高硫化胶的物理机械性能。通常在硫化时，随着硫化压力的增大，硫化胶的很多物理机械性能，如强度、动态模数、耐疲劳性、耐磨性及与骨架材料的粘着性等相应提高。但过高的压力反而使橡胶的某些性能降低，是因为高压同高温一样会加速橡胶分子的热解作用。一般来说，对硫化压力的选取根据胶料的配方、可塑性和产品结构等来决定，在工艺上遵循的原则是：塑性大，压力宜小；产品厚、层数多、结构复杂，压力宜大；薄制品压力宜低，甚至可用常压。Page141.3硫化三要素—硫化的时间硫化时间决定于胶料配方、硫化温度和压力，同时也与产品结构和产品胶层厚度等因素有关。对于薄壁制品,可以根据正硫化时间性来直接确定硫化时间。对于制品厚度超过6mm,传统工艺上,按每增加厚度1mm,在正硫化时间上加上47s。Page151.4硫化效应硫化效应可以简单的理解为在给定的硫化温度、压力和时间的条件下橡胶硫化所达到的效果；一般来说，要达到相同的硫化效应，提升硫化温度，则必须减少硫化时间，这也就是我们现在实行的高温快速硫化；通常是采用溶胀法测定胶料是否达到最佳硫化效应。Page16第二部分硫化过程中出现的基本问题及解决方法硫化橡胶制品常见的缺陷一般表现为：橡胶-金属粘接不牢气泡炸边缺胶或硫痕缩孔Page172.1橡胶金属粘接不牢粘接不牢表现形式底胶与金属不粘底胶与面胶不粘面胶与橡胶不粘Page182.1橡胶金属粘接不牢粘接不牢的主要原因粘合不牢的原因硫化过程中存在的问题二次污染（油、灰尘污染）胶粘剂在成型前已固化装、卸模时间过长温度达不到要求硫化压力不够金属表面处理不好喷砂（抛丸）不彻底脱脂不完全表面有返锈现象表面除尘不干净磷化效果不好隔离剂使用不当涂抹部位不对品种不合适用量过多产品结构设计不当橡胶硬度选用过低胶粘剂选用不当（胶种不同、骨架材料不同，应当选用相应不同的胶粘剂）胶粘剂使用不当没有干燥透已失效涂刷太厚或太薄搅拌不均匀粘度太高或太低涂刷不均匀模具结构设计不合理逃逸孔位置不当逃逸孔孔径不当公差及配合不合理保压不够（压力损失）处理后搬运、贮存不当贮存环境不当（温度、相对湿度）贮存时间太长过程中的二次污染胶料配方设计不合理配方中油类软化剂太多硫化体系不当内脱模剂或硬脂酸用量过多其他未知因素Page192.2气泡气泡表现形式橡胶表皮气泡表现为橡胶表面存在比较明显的光滑的气泡突起海绵气泡表现为橡胶表面存在海绵状或明显的粘性突起物橡胶表皮气泡产生原因一般为胶料本身夹裹气体，加压过程中不能被排出模具外，随胶料一起硫化，从而在制品表面出现气泡海绵气泡也是因为模具型腔局部滞留气体，从而影响传热和胶料受热硫化气泡的主要原因Page202.2气泡Page21我们一般采用如下方法消除气泡：◇回料时挑破胶料上的气泡◇改进开炼机回炼成型工艺，尽量避免气体混入胶料◇缓慢注胶◇增加模具合模后放气次数◇增加排气孔、溢料槽等2.2气泡Page220051187橡胶垫内孔气泡更改回料方法内孔位置出现气泡Page232.3炸边炸边表现炸边出现原因★分型面处配合不紧密；★胶料过多，不能排出模具外，导致型腔内压过高；★分型面有毛刺。★制品橡胶表面入料口、溢料口、分型面或橡胶与金属粘接处等部位出现体积较大的空洞、沟槽状物。★最主要出现位置在模具的分型面Page242.3炸边Page250030099沙漏簧炸边采用开孔的方法、减小内压解决。Page262.4缺胶或硫痕缺胶表现：橡胶没有充满整个型腔面，部位位置没包到胶。硫痕表现为胶料在型腔内汇合处不能合拢；缺胶出现的原因：☆用胶量太少；☆逃胶孔太大，内压不能完全建立；☆注胶孔太小；☆胶料硫化速度过快或流动性不好，导致胶料还没充满整个型腔就已开始硫化☆脱模剂使用过多，以致胶料在型腔内汇合处不能合拢出现硫痕Page272.4缺胶或硫痕Page282.5缩孔缩孔出现位置为注胶孔或逃胶孔处，其表现形式硫化后注胶孔或逃胶孔位置胶料与周围部分橡胶没有成为一个整体，出现空洞。缩孔出现的原因注胶孔或逃胶孔周围橡胶已开始交联反应，孔内胶料还在流动，孔内胶料与周围部分橡胶硫化不同步造成的。Page29谢谢