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硫化

2023-03-10 21:22自然百科人已围观

[拼音]：liuhua

[外文]：vulcanization，cure

橡胶大分子在加热下与交联剂硫磺发生化学反应，交联成为立体网状结构的过程。经过硫化后的橡胶称硫化胶。硫化是橡胶加工中的最后一个工序，可以得到定型的具有实用价值的橡胶制品。在橡胶的网状结构(图1)中，硫磺交联键（其中硫的原子数n≥1;而未交联的硫原子数为S_x或S_y）的密度，决定着橡胶的硫化程度。后者在工艺实践中，是以胶料宏观的物理机械性能或橡胶粘度的变化来判断的。

过程条件

影响硫化过程的主要因素是硫磺用量、硫化温度及硫化时间。

（1）硫磺用量。其用量越大，硫化速度越快，可以达到的硫化程度也越高。硫磺在橡胶中的溶解度是有限的，过量的硫磺会由胶料表面析出，俗称“喷硫”。为了减少喷硫现象，要求在尽可能低的温度下，或者至少在硫磺的熔点以下加硫。根据橡胶制品的使用要求，硫磺在软质橡胶中的用量一般不超过3％，在半硬质胶中用量一般为20％左右，在硬质胶中的用量可高达40％以上。

（2）硫化温度。若温度高10℃，硫化时间约缩短一半。由于橡胶是不良导热体，制品的硫化进程由于其各部位温度的差异而不同。为了保证比较均匀的硫化程度，厚橡胶制品一般采用逐步升温、低温长时间硫化。

（3）硫化时间。这是硫化工艺的重要环节。时间过短，硫化程度不足（亦称欠硫）。时间过长，硫化程度过高（俗称过硫）。只有适宜的硫化程度(俗称正硫化)，才能保证最佳的综合性能（图2）。

硫化方法

按硫化条件可分为冷硫化、室温硫化和热硫化三类。冷硫化可用于薄膜制品的硫化，制品在含有2％～5％氯化硫的二硫化碳溶液中浸渍，然后洗净、干燥即可。室温硫化时，硫化过程在室温和常压下进行，如使用室温硫化胶浆（混炼胶溶液）进行自行车内胎接头、修补等。热硫化是橡胶制品硫化的主要方法。根据硫化介质及硫化方式的不同，热硫化又可分为直接硫化、间接硫化和混气硫化三种方法。

（1）直接硫化，将制品直接置入热水或蒸汽介质中硫化。

（2）间接硫化，制品置于热空气中硫化，此法一般用于某些外观要求严格的制品，如胶鞋等。

（3）混气硫化，先采用空气硫化，而后再改用直接蒸汽硫化。此法既可以克服蒸汽硫化影响制品外观的缺点，也可以克服由于热空气传热慢，而硫化时间长和易老化的缺点。

上述硫化方法均属于间歇生产，有些长度不限的橡胶制品可以连续硫化，如压出制品的盐浴硫化、沸腾床硫化、微波或高频硫化、胶带及胶板的鼓式硫化机硫化等。除硫磺硫化外，橡胶制品还可采用无硫硫化、高能射线硫化等，但其应用面均有限。

硫化设备

橡胶通用的硫化设备一般可分为硫化罐、平板硫化机、个体硫化机、注压硫化机四大类。硫化罐有立式及卧式之分，前者多用于轮胎外胎的硫化，后者多用于胶管、电缆、胶鞋的硫化;平板硫化机（图3）用于胶板、胶带及部分模型制品的硫化；个体硫化机（图4）多用于汽车轮胎及力车胎的硫化;注压硫化机(图5)在胶鞋及密封件生产中应用。对于橡胶模型制品而言，它们的模压、定型及硫化是结合在一起同时进行的。至于长度不限的制品（如胶带、胶布等），可用连续硫化机（图6）进行生产。