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硫化儀實驗時的溫度選擇技巧
  • 發布日期:2021-08-09      瀏覽次數:252
    •    硫化儀所測硫化曲線廣泛用于原材料和配方的研究,為加工生產提供數據。此外還大量用于生產的質量控制、監督以及產品質量的鑒定。透過硫化曲線可掌握橡膠在硫化過程中相關的特性。從橡膠旳混煉圴勺度、加工性到制品的物性(如抗老化)等皆可由硫化曲線中判讀出,進一步達到橡膠質量的控制。
        由于硫化儀的準確性和方便性,目前已成為現代橡膠廠生產過程離線(中間生產)質量控制的有效手段之一。通常應力應變試驗的相對誤差在3%-4%,而硫化儀則達到1%-2%或者更低。因此生產中各個批號的原材料或混煉膠的微小差別很容易被發現而起到質量控制的作用。
        硫化溫度是硫化的三大要素之一,是橡膠進行硫化反應(交聯反應)的基本條件,直接影響橡膠硫化速度和制品的質量。與所有化學反應一樣,硫化反應隨著溫度升高而加快,易于生成較多的低硫交聯鍵;硫化溫度低,則速度慢,生成效率低,生成較多的多硫交聯鍵。硫化溫度并且大體適用范特霍夫定律,即溫度每上升8-10℃(約相當于一個表壓的蒸汽壓力),其反應速度約增加一倍;或者說反應時間約減少一半。
        那么該如何選擇硫化溫度呢?
        橡膠的種類隨著室溫硫化膠料的增加和高溫硫化的出現,硫化溫度趨向兩個極值。從提高硫化效率來說,應當認為硫化溫度越高越好,但實際上不能無限提高硫化溫度。橡膠為高分子聚合物,高溫會使橡膠分子鏈產生裂解反應,導致交聯鍵斷裂,即出現“硫化返原”現象,從而使硫化膠的物理機械性能下降。如高溫硫化天然橡膠時,溶于橡膠中的氧隨著溫度提高而活性加大,引起強烈的氧化作用,破壞了橡膠的組織,降低了硫化膠的物理機械性能。
        綜合考慮各橡膠的耐熱性和“硫化返原”現象,各種橡膠建議的硫化溫度如下:
        1.NR在140-150℃,不超過160℃;
        2.順丁橡膠、異戊橡膠和氯丁橡膠在150-160℃,不超過170℃
        3.丁苯橡膠、丁腈橡膠可采用150℃以上,但不超過190℃;
        4.丁基橡膠、三元乙丙橡膠一般選用160-180℃,不超過200℃;
        5.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范圍內選擇。
        橡膠配方中硫化體系的類型按照最終制品不同性能的要求選用。硫化體系不同,則硫化特性不同,有的需要高活化溫度,有的需要低活化溫度。因此要根據實際的硫化體系來選擇相應的硫化溫度。通常,普通硫磺硫化體系,其硫化溫度選取范圍為130-160℃,具體需要根據所使用的促進劑的活性溫度和制品的物理機械性能來確定。
        促進劑的活性溫度較低或制品要求高強度、較低的定伸應力和硬度時,硫化溫度可選擇較低一些,這樣生成較多的多硫交聯鍵;
        促進劑的活性溫度較高或制品要求高定伸應力和硬度、較低伸長率時,硫化溫度宜采用高一些,這樣生成較多的低硫交聯鍵。
        有效、半有效硫化體系,硫化溫度一般掌握在160-165℃之間,過氧化物及樹脂等非硫磺硫化體系,硫化溫度適合選擇170-180℃。要指出對于EPDM、NBR硫磺硫化的配方,如設計需要二次加硫,一次加硫與二次加硫的溫度和時間影響最終制品的壓縮變形和硬度等機械性能均比較大;而過氧化物硫化的配方,一次加硫的溫度尤為重要,在180℃以上,若一次加硫溫度不足,二次加硫補足的效果甚低。即過氧化物硫化的配方,二次加硫對最終物性的影響很小。
        橡膠屬于熱的不良導體,受熱升溫較慢。對于厚制品來說,采用高溫硫化很難使內外層膠料同時達到平坦范圍;造成制品外表部分恰好正硫化時,而內部出現欠硫化?;蛘邇炔壳『贸霈F正硫化時,而外部已過硫化。為了保證厚制品硫化均勻,除了配方設計時需要充分考慮膠料的硫化平坦性外,在選擇硫化溫度時,也要考慮硫化溫度低一些或采用逐步升溫的操作方法。
        對于薄制品,硫化溫度可以適當高點。
        對于夾織物的橡膠制品,通常硫化溫度不高于140℃。而發泡橡膠需要按照發泡劑和發泡助劑的分解溫度選擇適宜的硫化溫度。

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