橡膠制品的硫化時(shí)間及正硫化時(shí)間的確定方法

1. 定義

1.1 橡膠制品硫化時(shí)間

       在一定的溫度、模壓下，為了使膠料從塑性變成彈性，且達(dá)到交聯(lián)密度大化，物理機(jī)械性能化所用的時(shí)間叫橡膠制品硫化時(shí)間。通常不含操作過(guò)程的輔助時(shí)間。

      硫化時(shí)間是和硫化溫度密切相關(guān)的，在硫化過(guò)程中，硫化膠的各項(xiàng)物理、力學(xué)性能達(dá)到或接近點(diǎn)時(shí)，此種硫化程度稱(chēng)為正硫化或宜硫化。在一定溫度下達(dá)到正硫化所需的硫化時(shí)間稱(chēng)為正硫化時(shí)間，一定的硫化溫度對(duì)應(yīng)有一定的正硫化時(shí)間。當(dāng)膠料配方和硫化溫度一定時(shí)，硫化時(shí)間決定硫化程度，不同大小和壁厚的橡膠制品通過(guò)控制硫化時(shí)間來(lái)控制硫化程度，通常制品的尺寸越大或越厚，所需硫化的時(shí)間越長(zhǎng)。

2. 硫化時(shí)間的設(shè)定方法

2.1 正硫化時(shí)間的測(cè)試

膠料正硫化時(shí)間的測(cè)試方法有：

2.1.1 物理 -化學(xué)法（包括游離硫測(cè)定法和溶脹法）；

2.1.2  物理 - 力學(xué)性能測(cè)定法（包括定伸應(yīng)力法、拉伸強(qiáng)度法、定伸強(qiáng)度法、抗張積法、壓縮變形法、綜合取值法等）；

2.1.3 儀器法（包括門(mén)尼粘度法、硫化儀法）等。

  目前常用的是硫化儀法。通過(guò)硫化儀測(cè)試，可以得到膠料的正硫化時(shí)間。

2.2 制品硫化時(shí)間的確定

2.2.1  若制品厚度為 6mm 或小于 6mm ，并且，膠料的成形工藝條件可以認(rèn)為是均勻受熱狀態(tài)，那么，制品的硫化時(shí)間與硫化曲線中所測(cè)得的正硫化時(shí)間相同（溫度一致的情況下，即加硫溫度使用硫化儀測(cè)試的溫度）；

2.2.2  若制品壁厚大于 6mm ，每增加 1mm 的厚度，則測(cè)試的正硫化時(shí)間增加 1min ，這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。例如，一橡膠制品，其厚度為 22mm ，試片測(cè)試的正硫化時(shí)間為6min （溫度設(shè)定為 150 ℃），那么，在 150℃硫化時(shí)，該制品的硫化時(shí)間為 6+（22-6）×1=22min。這時(shí)間不包括操作過(guò)程的輔助時(shí)間。

3. 二段加硫時(shí)間設(shè)定

3.1 定義

為了達(dá)到合理的制造工藝和合理成本，把橡膠硫化分為一段、二段兩個(gè)過(guò)程來(lái)完成的工藝方法，其第二段的工藝就是所謂的二段加硫。一段硫化主要是使制品得到定形，然后將未100% 正硫化狀態(tài)而得到定形的制品集中起來(lái)進(jìn)行二段硫化。這樣，提升了一段硫化的效率，二段硫化的集中處理，也提升了效率，節(jié)省了能源。

3.2 二段硫化時(shí)間的設(shè)定

除合理成本考量，對(duì)于特種橡膠如 Silicone 膠、 FKM 橡膠，其正硫化過(guò)程的時(shí)間較長(zhǎng)，正常工藝均采用二段硫化。

以下是一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

NR，一般不采用二段加硫。因其非常容易產(chǎn)生硫化返原現(xiàn)象。如需要建議在 10 0℃以?xún)?nèi)，2 小時(shí)左右；

SBR，BR一般采用 100-120 ℃， 1-2 小時(shí)；

NBR，EPDM（硫磺硫化）一般采用 140-150 ℃ 2-4 小時(shí)；

EPDM (過(guò)氧 ) 一般采用 150-160 ℃ 2-4 小時(shí)；

Silicone 一般采用 200-230 4-8 小時(shí)；

FKM一般采用 200-230 8-12 小時(shí)。

橡膠正硫化時(shí)間的確定

    正硫化又稱(chēng)硫化， 是指硫化過(guò)程中膠料綜合性能達(dá)到的階段。正硫化點(diǎn)（也稱(chēng)正硫化時(shí)間），是指達(dá)到正硫化所需的短時(shí)間。

      橡膠工業(yè)中測(cè)定正硫化點(diǎn)（正硫化時(shí)間）的方法很多。在工藝上常用的測(cè)定方法可分為物理 - 化學(xué)法、物理機(jī)械性能法和儀器法三大類(lèi)。

物理化學(xué)法可分為：

1 、游離硫測(cè)定法

     此法是分別測(cè)定各種不同硫化時(shí)間下試片中的游離硫量，然后繪出游離硫量 - 時(shí)間曲線， 從曲線上找出游離硫量小值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間為正硫化時(shí)間。此法簡(jiǎn)單方便，但由于反應(yīng)并非全部構(gòu)成有效交聯(lián)鍵（如分子間的硫環(huán)等），因此所得結(jié)果誤差大，而且不適于非硫黃硫化的膠料，僅適于硫黃交聯(lián)的天然膠。

2、溶脹法（膨潤(rùn)試驗(yàn)法）

      此法是將不同硫化時(shí)間的試片，軎于適當(dāng)?shù)娜軇ㄈ绫?、汽油等）中，在恒溫下?jīng)過(guò)一定時(shí)間達(dá)到溶脹平衡后，將試片取出稱(chēng)量，然后計(jì)算出溶脹率（溶脹增重率），并繪成溶脹曲線，

溶脹率（脹潤(rùn)率）的計(jì)算公式：

溶脹率＝（ G2－G1）÷G1×100%

式中： G1——試片溶脹前的質(zhì)量， g；

G2 ——試片溶脹后的質(zhì)量， g。

     對(duì)于天然膠，溶脹曲線呈 V字形（因?yàn)樵谶^(guò)硫化情況下，由于復(fù)原的原因，溶脹率又復(fù)增大），曲線的低點(diǎn)為正硫化點(diǎn)。對(duì)于合成膠來(lái)說(shuō)，曲線形狀類(lèi)似于漸近線，其轉(zhuǎn)折點(diǎn)處為正硫化點(diǎn)。

    橡膠具有在溶劑中溶脹的特性，溶脹程度隨交聯(lián)度增大而減少，在充分交聯(lián)時(shí)，將出現(xiàn)低值。

    溶脹法是*為測(cè)定正硫化的標(biāo)準(zhǔn)方法，由此法測(cè)定的正硫化點(diǎn)，為理論正硫化點(diǎn)。