硫化基本原理及硫化過程中常見的問題培訓(xùn)資料

1、株洲時代新材料科技股份有限公司硫化基本原理及硫化基本原理及硫化過程中常見的問題硫化過程中常見的問題開發(fā)中心試制部開發(fā)中心試制部 2010.7Page 2主要內(nèi)容主要內(nèi)容第一部分：硫化的基本原理第一部分：硫化的基本原理硫硫 化的定化的定 義義硫硫 化的四個階段化的四個階段硫硫 化的三要素化的三要素橡膠與金屬粘接不牢橡膠與金屬粘接不牢氣泡氣泡炸邊炸邊缺膠、硫缺膠、硫 痕痕縮孔縮孔 第二部分：常見問題及解決辦法第二部分：常見問題及解決辦法Page 3第一部分第一部分 硫化的基本原理硫化的基本原理1.1 硫化的定義硫化的定義n通俗的說法通俗的說法 硫化就是從生膠變成熟膠的過程；n教科書上的定義教科書上

2、的定義 硫化是指橡膠線型結(jié)構(gòu)的大分子鏈通過化學交聯(lián)而構(gòu)成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子的化學變化過程，并使膠料的物理機械性能及其他性能隨之發(fā)生根本變化的過程。也就是從塑性膠變成彈性膠的過程。Page 4n 硫化過程中發(fā)生了硫的交聯(lián)，這個過程是指把一個或更多的硫原子接在聚合物鏈上形成橋狀結(jié)構(gòu)（空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）。Page 51.2 硫化的四個階段硫化的四個階段誘導(dǎo)期熱硫化期硫化平坦期過硫化階段扭矩時間Page 6n誘導(dǎo)期 誘導(dǎo)期又稱為焦燒時間。它決定于膠料配方成分,它的長短關(guān)系到生產(chǎn)加長短關(guān)系到生產(chǎn)加工安全期工安全期。 有時候因為操作時間過長導(dǎo)致硫化后產(chǎn)品出現(xiàn)焦燒現(xiàn)象，就是因為操作時間超過了此種膠料的焦燒時間

3、所致。 1.2 硫化的四個階段硫化的四個階段Page 71.2 硫化的四個階段硫化的四個階段操作焦燒操作焦燒 橡膠加工過程中由于熱積累效應(yīng)所消耗掉的時間，取決于加工條件，如膠料混煉、熱煉及壓延、壓出剩余焦燒剩余焦燒 膠料在模型中加熱保持流動性的時間誘導(dǎo)期即焦燒時間誘導(dǎo)期即焦燒時間 因為膠料實際焦燒時間是固定的，操作焦燒時間長，剩余焦燒時間就短，膠料在模具中流動時間就短，造成膠料還沒有充滿型腔就停止流動。所以我們要避免對膠料我們要避免對膠料進行多次機械作用。進行多次機械作用。Page 8n熱硫化期熱硫化期 此時橡膠逐步產(chǎn)生交聯(lián)，生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使橡膠彈性和拉伸強度急劇上升；n硫化平坦期硫化平坦期

4、此時交聯(lián)反應(yīng)基本完成，繼而發(fā)生交聯(lián)鍵的重排、裂解等反應(yīng)，曲線出現(xiàn)平坦期；此階段硫化橡膠保持最佳性能；處于正硫化階段。1.2 硫化的四個階段硫化的四個階段Page 9n過硫階段過硫階段 此階段就相當于硫化反應(yīng)中網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成的后期，存在著交聯(lián)鍵的重排，但是主要為交聯(lián)鍵及鏈段的熱裂解反應(yīng)，所以膠料的強力性能顯著下降。 所以我們在確定硫化工藝時要保證硫化時我們在確定硫化工藝時要保證硫化時間處于正硫化階段，不能過硫間處于正硫化階段，不能過硫。否則產(chǎn)品性能會急劇下降。1.2 硫化的四個階段硫化的四個階段Page 101.3 硫化三要素硫化三要素硫化溫度硫化溫度硫化壓力硫化壓力硫化時間硫化時間硫化三要素硫化

5、三要素 硫化三要素對產(chǎn)品硫化質(zhì)量有決定性的影響Page 111.3 硫化三要素硫化三要素硫化的溫度硫化的溫度n 直接影響到硫化速度和產(chǎn)品質(zhì)量。硫化溫度高，硫化速度快，生產(chǎn)效率高，易生成較多的低硫交聯(lián)鍵；反之，硫化速度慢，生產(chǎn)效率低，易生成較多的多硫交聯(lián)鍵。n 硫化溫度的高低決定于膠料配方中的橡膠品種和硫化體系，也與產(chǎn)品形狀、大小、厚薄等因素有關(guān)。n 過高的溫度會引起橡膠分子鏈的裂解和發(fā)生硫化返原現(xiàn)象，使性能下降。Page 12A、膠種 B、硫化體系（同種膠料采用不同的硫化劑時，性能水平有很大差異）C、硫化方法（現(xiàn)在一般采用高溫硫化，即中模部分溫度150以上）各種橡膠最適宜硫化溫度見下表 ： 膠

6、種 適宜硫化溫度，天然橡膠 143（160）丁苯橡膠 150（100190）三元乙丙橡膠 160180異戊橡膠 151丁腈橡膠 180（100190）硅橡膠 160（二次硫化，200）氯丁橡膠 151（170）影響硫化溫度的因素影響硫化溫度的因素Page 131.3 硫化三要素硫化三要素硫化的壓力硫化的壓力n 在硫化過程中施加硫化壓力，其目的使膠料容易流動，同時使膠料中的氣泡（揮發(fā)份或空氣）容易排出，另外，還可以提高膠料的致密性和提高膠料與骨架材料的密著性，有助于提高硫化膠的物理機械性能。n 通常在硫化時，隨著硫化壓力的增大，硫化膠的很多物理機械性能，如強度、動態(tài)模數(shù)、耐疲勞性、耐磨性及與骨架

7、材料的粘著性等相應(yīng)提高。但過高的壓力反而使橡膠的某些性能降低，是因為高壓同高溫一樣會加速橡膠分子的熱解作用。n 一般來說，對硫化壓力的選取根據(jù)膠料的配方、可塑性和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等來決定，在工藝上遵循的原則是：塑性大，壓力宜?。划a(chǎn)品厚、層數(shù)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壓力宜大；薄制品壓力宜低，甚至可用常壓。Page 141.3 硫化三要素硫化三要素硫化的時間硫化的時間n硫化時間決定于膠料配方、硫化溫度和壓力，同時也與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品膠層厚度等因素有關(guān)。n對于薄壁制品,可以根據(jù)正硫化時間性來直接確定硫化時間。n對于制品厚度超過6mm,傳統(tǒng)工藝上,按每增加厚度1mm,在正硫化時間上加上47s 。Page 151.4 硫化

8、效應(yīng)硫化效應(yīng)n 硫化效應(yīng)可以簡單的理解為在給定的硫化溫度、壓力和時間的條件下橡膠硫化所達到的效果；n 一般來說，要達到相同的硫化效應(yīng)，提升硫化溫度，則必須減少硫化時間，這也就是我們現(xiàn)在實行的高溫快速硫化；n 通常是采用溶脹法測定膠料是否達到最佳硫化效應(yīng)。Page 16第二部分第二部分 硫化過程中出現(xiàn)的基本問題及解決方法硫化過程中出現(xiàn)的基本問題及解決方法硫化橡膠制品常見的缺陷一般表現(xiàn)為：n橡膠-金屬粘接不牢n氣泡n炸邊n缺膠或硫痕n縮孔Page 172.1 橡膠金屬粘接不牢橡膠金屬粘接不牢粘接不牢表現(xiàn)形式粘接不牢表現(xiàn)形式底膠與金屬不粘底膠與面膠不粘面膠與橡膠不粘Page 182.1 橡膠金屬粘接

9、不牢橡膠金屬粘接不牢粘接不牢的主要原因粘接不牢的主要原因粘合不牢的原因硫化過程中存在的問題二次污染（油、灰塵污染）膠粘劑在成型前已固化裝、卸模時間過長溫度達不到要求硫化壓力不夠金屬表面處理不好噴砂（拋丸）不徹底脫脂不完全表面有返銹現(xiàn)象表面除塵不干凈磷化效果不好隔離劑使用不當涂抹部位不對品種不合適用量過多產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計不當橡膠硬度選用過低膠粘劑選用不當（膠種不同、骨架材料不同，應(yīng)當選用相應(yīng)不同的膠粘劑）膠粘劑使用不當沒有干燥透已失效涂刷太厚或太薄攪拌不均勻粘度太高或太低涂刷不均勻模具結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理逃逸孔位置不當逃逸孔孔徑不當公差及配合不合理保壓不夠（壓力損失）處理后搬運、貯存不當貯存環(huán)境不當（溫度

10、、相對濕度）貯存時間太長過程中的二次污染膠料配方設(shè)計不合理配方中油類軟化劑太多硫化體系不當內(nèi)脫模劑或硬脂酸用量過多其他未知因素Page 192.2氣泡氣泡氣泡表現(xiàn)形式氣泡表現(xiàn)形式橡膠表皮氣泡表現(xiàn)為橡膠表面存在比較明顯的光滑的氣泡突起海綿氣泡表現(xiàn)為橡膠表面存在海綿狀或明顯的粘性突起物橡膠表皮氣泡產(chǎn)生原因一般為膠料本身夾裹氣體，加壓過程中不能被排出模具外，隨膠料一起硫化，從而在制品表面出現(xiàn)氣泡 海綿氣泡也是因為模具型腔局部滯留氣體，從而影響傳熱和膠料受熱硫化氣泡的主要原因氣泡的主要原因Page 202.2氣泡氣泡Page 21 我們一般采用如下方法消除氣泡：我們一般采用如下方法消除氣泡： 回料時挑

11、破膠料上的氣泡 改進開煉機回煉成型工藝，盡量避免氣體混入膠料 緩慢注膠 增加模具合模后放氣次數(shù) 增加排氣孔、溢料槽等 2.2氣泡氣泡Page 220051187 橡膠墊內(nèi)孔氣泡橡膠墊內(nèi)孔氣泡n 更改回料方法內(nèi)孔位置出現(xiàn)氣泡Page 232.3 炸邊炸邊炸邊表現(xiàn)炸邊表現(xiàn)炸邊出現(xiàn)原因炸邊出現(xiàn)原因分型面處配合不緊密；膠料過多，不能排出模具外， 導(dǎo)致型腔內(nèi)壓過高；分型面有毛刺。制品橡膠表面入料口、溢料口、分型面 或橡膠與金屬粘接處等部位出現(xiàn)體積較大的空洞、溝槽狀物。最主要出現(xiàn)位置在模具的分型面Page 242.3 炸邊炸邊Page 250030099沙漏簧炸邊沙漏簧炸邊 采用開孔的方法 、減小內(nèi) 壓解決。 Page 262.4 缺膠或硫痕缺膠或硫痕n 缺膠表現(xiàn)：缺膠表現(xiàn)： 橡膠沒有充滿整個型腔面，部位位置沒包到膠。硫痕表現(xiàn)為膠料在型腔內(nèi)匯合處不能合攏 ；n 缺膠出現(xiàn)的原因：缺膠出現(xiàn)的原因： 用膠量太少； 逃膠孔太大，內(nèi)壓不能完全建立； 注膠孔太??； 膠料硫化速度過快或流動性不好，導(dǎo)致膠料還沒充滿整個型腔就已開始硫化 脫模劑使用過多，以致膠料在型腔內(nèi)匯合處不能合攏出現(xiàn)硫痕Page 27