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橡胶硫黄硫化的化学反应历程

【发布时间:2016-11-08】 【阅读次数/181】

编辑:徐寿华             来源:橡胶板技术网

     橡胶的硫化历程就是硫化的化学反应历程,完整的硫黄硫化体系由硫化剂、活性剂、促进剂三部分组成。橡胶的硫化就是一个多元化学反应,包括橡胶分子与与硫化剂及其他配合剂之间的化学反应,但是以硫磺的反应为主。一般来说,大多数含有促进剂的硫磺硫化的橡胶,大致经历如下的历程。第一阶段:诱导期,活性剂、促进剂、硫磺之间相互作用,生成带有多硫促进剂侧基的橡胶大分子。第二阶段:交联反应,带有多硫促进剂侧基的橡胶大分子与橡胶大分子之间发生交联反应,生成交联键。第三阶段:网络熟化阶段,交联键发生短化、重排、裂解、主链的改性,交联键趋于稳定。

    橡胶硫化的宏观反应历程可以从胶料的宏观性能随时间的变化反映出来。硫化历程分为四个阶段。

    焦烧阶段:是热硫化开始前的延迟作用时间,相当于硫化反应的诱导期,也称为焦烧时间。操作焦烧时间和剩余焦烧时间之间并没有固定的界限,随胶料的操作和存放条件而定,一般硫化曲线是从剩余焦烧时间开始测得的。焦烧时间的长短关系到生产加工的安全性,确定配方时要保证有必要的焦烧时间,这主要取决于促进剂的品种和用量及操作工艺条件。
 
    热硫化阶段:为硫化反应的交联阶段,逐渐产生网络结构,使橡胶板的弹性模量和拉伸强度急剧上升;硫化速度的快慢主要与促进剂的品种、用量和硫化温度有关,促进剂活性越高、用量越多、温度越高,硫化速度越快。
 
    平坦硫化阶段:这时,交联反应已基本完成,进入熟化阶段,发生交联键的短化、重排、裂解等反应,胶料的转矩曲线出现平坦区,这个阶段硫化胶的性能保持最佳。硫化平坦期的长短取决于胶料的配方,工艺上常作为选取正硫化时间的范围。
 
    过硫化阶段:相当于硫化反应中网构熟化以后,进入过硫化期。过硫化可能有三种形式:第一种曲线继续上升,是由于过硫化阶段产生结构化作用所致,通常非硫磺硫化的丁苯胶、丁腈胶、氯丁橡胶和三元乙丙橡胶出现这种现象;第二种曲线下降,是过硫化阶段发生网构的裂解所致,如天然橡胶的普通硫磺硫化,在该阶段,天然橡胶硫化胶的交联密度和强力性能都下降;第三种曲线长时间保持坦,如平衡硫化体系,通常硫黄硫化的合成橡胶平坦期都比较长。
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