硫化工藝是天然橡膠板加工中的環(huán)節(jié),其參數(shù)控制(硫化溫度、時(shí)間、壓力及硫化體系)對(duì)橡膠板的終性能具有決定性影響,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1. 力學(xué)性能(強(qiáng)度、彈性、硬度):
* 交聯(lián)密度: 硫化的本質(zhì)是橡膠分子鏈之間通過硫磺等硫化劑形成交聯(lián)鍵(橋梁)。硫化程度(交聯(lián)密度)直接影響性能。
* 欠硫化: 硫化不足時(shí),交聯(lián)點(diǎn)過少,分子鏈間作用力弱。表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度低、定伸應(yīng)力小、彈性恢復(fù)差(變形大)、硬度偏低,橡膠板軟而無(wú)力,易變形、撕裂。
* 正硫化(佳硫化): 達(dá)到適宜的交聯(lián)密度時(shí),橡膠獲得佳的力學(xué)性能平衡。此時(shí)拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、彈性(回彈性好、變形小)、硬度均達(dá)到較佳水平,耐磨性也較好。
* 過硫化: 硫化過度時(shí),初期可能因交聯(lián)密度進(jìn)一步增加導(dǎo)致定伸應(yīng)力和硬度繼續(xù)升高,但拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度會(huì)達(dá)到峰值后下降。更重要的是,過長(zhǎng)的硫化時(shí)間或過高的溫度會(huì)導(dǎo)致分子鏈斷裂(主鏈降解),橡膠變硬發(fā)脆,彈性喪失,拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度急劇下降,耐疲勞性惡化,即出現(xiàn)“硫化返原”。
2. 耐老化性能:
* 硫化程度: 充分且適當(dāng)?shù)牧蚧纬傻姆€(wěn)定交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),能更好地抵抗熱、氧、臭氧等外界因素的老化作用。欠硫化的橡膠網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定,更容易被氧化降解。過硫化則因分子鏈斷裂產(chǎn)生更多弱點(diǎn),也加速老化。
* 硫化溫度: 過高的硫化溫度會(huì)加速橡膠本身的老化進(jìn)程,即使在硫化過程中也可能導(dǎo)致熱老化,降低制品的使用壽命。
3. 耐溶劑性和化學(xué)穩(wěn)定性:
* 硫化形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)限制了橡膠分子鏈的運(yùn)動(dòng)和溶脹。交聯(lián)密度越高,橡膠在溶劑中的溶脹度通常越小,耐溶劑性越好。但過高的交聯(lián)密度也會(huì)使材料變脆。合適的硫化程度能提供較好的耐油和耐化學(xué)介質(zhì)性能。
4. 動(dòng)態(tài)性能(疲勞、生熱):
* 交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和密度直接影響橡膠在動(dòng)態(tài)載荷下的表現(xiàn)。適當(dāng)?shù)慕宦?lián)能有效分散應(yīng)力,減少滯后損失(生熱低),提高耐疲勞性能。欠硫化導(dǎo)致滯后損失大,生熱高,易疲勞破壞。過硫化則因交聯(lián)鍵類型變化(如生成更多多硫鍵)或降解,也可能導(dǎo)致動(dòng)態(tài)性能下降。
5. 壓縮變形:
* 這是衡量橡膠彈性恢復(fù)能力的重要指標(biāo)。欠硫化時(shí),變形非常大。隨著硫化程度提高,變形顯著減小。過硫化則可能因交聯(lián)鍵斷裂或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化,導(dǎo)致變形再次增大。
總結(jié):
硫化工藝參數(shù)的控制是獲得天然橡膠板的關(guān)鍵。溫度、時(shí)間、壓力需相互協(xié)調(diào),確保橡膠達(dá)到“正硫化”狀態(tài),形成均勻、穩(wěn)定且密度適宜的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。這不僅能大化橡膠的固有強(qiáng)度、彈性和耐磨性,還能賦予其優(yōu)異的耐老化、耐溶劑和耐疲勞性能,同時(shí)保持較低的壓縮變形。任何偏離佳硫化的工藝(欠硫或過硫)都會(huì)導(dǎo)致橡膠板關(guān)鍵性能的顯著劣化,影響其使用壽命和應(yīng)用效果。
