硫化儀測(cè)定膠料在硫化過(guò)程中剪切模量的變化,而剪切模量與交聯(lián)密度成正比,因此測(cè)定結(jié)果反映了膠料在硫化過(guò)程中交聯(lián)程度的變化,可以測(cè)出膠料初始黏度、焦燒時(shí)間、硫化速度、正硫化時(shí)間和過(guò)硫返原性等重要參數(shù)。
從膠料入模開(kāi)始,硫化儀便自動(dòng)記錄反映膠料產(chǎn)生剪切應(yīng)變的轉(zhuǎn)矩的數(shù)值。于是,便得到了一條轉(zhuǎn)矩與時(shí)間的關(guān)系曲線,即硫化曲線。其形狀與設(shè)定的試驗(yàn)溫度和膠料的特性有關(guān)。
1. 什么是硫化溫度
橡膠硫化溫度是硫化三大要素之一,是橡膠進(jìn)行硫化反應(yīng)(交聯(lián)反應(yīng))的基本條件,直接影響橡膠硫化速度和制品的質(zhì)量。與所有化學(xué)反應(yīng)一樣,硫化反應(yīng)隨著溫度升高而加快,易于生成較多的低硫交聯(lián)鍵;硫化溫度低,則速度慢,生成效率低,生成較多的多硫交聯(lián)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(dāng)于一個(gè)表壓的蒸汽壓力),其反應(yīng)速度約增加一倍;或者說(shuō),反應(yīng)時(shí)間約減少一半。
2. 怎樣選擇硫化溫度
2.1 橡膠的種類隨著室溫硫化膠料的增加和高溫硫化的出現(xiàn),硫化溫度趨向兩個(gè)走勢(shì)。從提高硫化效率來(lái)說(shuō),應(yīng)當(dāng)認(rèn)為硫化溫度越高越好,但實(shí)際上不能無(wú)限提高硫化溫度。橡膠為高分子聚合物,高溫會(huì)使橡膠分子鏈產(chǎn)生裂解反應(yīng),導(dǎo)致交聯(lián)鍵斷裂,即出現(xiàn)“硫化返原”現(xiàn)象,從而使硫化膠的物理機(jī)械性能下降。如高溫硫化天然橡膠時(shí),溶于橡膠中的氧隨著溫度提高而活性加大,引起強(qiáng)烈的氧化作用,破壞了橡膠的組織,降低了硫化膠的物理機(jī)械性能。
2.2 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,橡膠配方選用不同的硫化體系。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(jù)實(shí)際的硫化體系來(lái)選擇相應(yīng)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(jù)所使用的促進(jìn)劑的活性溫度和制品的物理機(jī)械性能來(lái)確定。
促進(jìn)劑的活性溫度較低或制品要求高強(qiáng)度、較低的定伸應(yīng)力和硬度時(shí),硫化溫度可選擇較低一些,這樣生成較多的多硫交聯(lián)鍵;
促進(jìn)劑的活性溫度較高或制品要求高定伸應(yīng)力和硬度、較低伸長(zhǎng)率時(shí),硫化溫度宜采用高一些,這樣生成較多的低硫交聯(lián)鍵。
有效、半有效硫化體系,硫化溫度一般掌握在160-165℃之間,過(guò)氧化物及樹(shù)脂等非硫磺硫化體系,硫化溫度適合選擇170-180℃.尤其要指出,對(duì)于EPDM,NBR硫磺硫化的配方,如設(shè)計(jì)需要二次加硫,一次加硫與二次加硫的溫度和時(shí)間影響最終制品的壓縮變形和硬度等機(jī)械性能均比較大;而過(guò)氧化物硫化的配方,一次加硫的溫度尤為重要,最佳在180℃以上,若一次加硫溫度不足,二次加硫補(bǔ)足的效果甚低。即過(guò)氧化物硫化的配方,二次加硫?qū)ψ罱K物性的影響很小。