淺析橡膠硫化工藝

　　橡膠制品種類繁多，但生產工藝過程，卻基本相同。以一般固體橡膠（生膠）為原料的橡膠制品經過硫化等各種工藝手段，使得彈性的橡膠變成具有塑性的塑煉膠，再加入各種配合劑制成半成品，最終使具有塑性的半成品又變成彈性高、物理機械性能好的橡膠制品。

　　隨著橡膠工業的發展，現在可以用多種非硫磺交聯劑進行交聯。因此硫化的更科學的意義應是“交聯”或“架橋”，即線性高分子通過交聯作用而形成的網狀高分子的工藝過程。我們通常把把塑性橡膠轉化為彈性橡膠的過程叫做硫化，它是將一定量的硫化劑（如硫磺、硫化促進劑等）加入到由生膠制成的半成品中（在硫化罐中進行），在規定的溫度下加熱、保溫，使生膠的線性分子間通過生成“硫橋”而相互交聯成立體的網狀結構，從而使塑性的膠料變成具有高彈性的硫化膠。由于交聯鍵主要是由硫磺組成，所以稱為“硫化”。隨著合成橡膠的迅速發展，現在硫化劑的品種很多，除硫磺外，還有有機多硫化物、過氧化物、金屬氧化物等。因此，凡是能使線狀結構的塑性橡膠，轉化為立體網狀結構的彈性橡膠的工藝過程都叫硫化，凡能在橡膠材料中起“搭橋”作用的物質都稱為“硫化劑”。

　　通過膠料定伸強度的測量（或硫化儀）可以看到，整個硫化過程可分為硫化誘導，預硫，正硫化和過硫（對天然膠來說是硫化返原）四個階段。

　　誘導期

　　硫化誘導期（焦燒時間）內，交聯尚未開始，膠料具有很好的流動性。這一階段決定了 膠料的焦燒性及其加工安全性。膠料在這一階段的最后會開始交聯并喪失流動性。硫化誘導期的長短除與生膠本身性質有關，主要取決于所用添加助劑，如用遲延性添加劑可以得到較長的焦燒時間，且有較高的安全加工性。

　　預硫期

　　硫化誘導期以后便是以一定速度進行交聯的預硫化階段。預硫化期的交聯程度低，即使到后期硫化膠的扯斷強度，彈性也不能到達預想水平，但撕裂和動態裂口的性能卻比相應的正硫化好。

　　正硫化

　　到達正硫化階段后，硫化膠的各項物理性能分別達到或接近最佳點，或達到性能的綜全平衡。

　　過硫

　　正硫化階段（硫化平坦區）之后，即為過硫階段，有兩種情況：天然膠出現“返原”現象（定伸強度下降），大部分合成膠（除丁基膠外）定伸強度繼續增加。

　　硫化工藝主要是用來改善橡膠制品性能

　　橡膠在未硫化之前，分子之間沒有產生交聯，因此缺乏良好的物理機械性能，實用價值不大。當橡膠加入硫化劑以后，經熱處理或其他方式能使橡膠分子之間產生交聯，形成三維網狀結構，從而使其性能大大改善，尤其是橡膠的定伸應力、彈性、硬度、拉伸強度等一系列物理機械性能都會大大提高。

　　現在硫化工藝普遍上有壓力硫化工藝與氮氣硫化工藝：壓力硫化又分為普通模壓與注壓兩種方式倆進行硫化，前者膠料是以冷的狀態充入模腔的，而后者則是將膠料加熱混合，并在接近硫化溫度下注入模腔；氮氣硫化工藝主要是采用充氮氣硫化，其主要優點是能夠節能和延長膠囊壽命，一般情況下可節省蒸汽80%，膠囊使用壽命可延長1倍，極大的減少能源損耗。

　　在硫化過程中，我們通常會采取一些輔助措施，像工藝變化及配料添加來改進橡膠的特性，使其達到我們所需求的性能：

　　1. 增加強度——配用硬質碳黑，摻用酚醛樹脂；

　　2. 增加耐磨性——配用硬質碳黑；

　　3. 氣密性要求高——少用揮發性高的組分；

　　4. 增加耐熱性——采用新的硫化工藝；

　　5.增加耐寒性——通過生膠的解枝鑲嵌，降低結晶傾向，使用耐低溫 的增塑劑； 6.增加耐燃性——不用易燃助劑、少用軟化劑、使用阻燃劑（如：三氧化銻）； 7.增加耐氧性、耐臭氧性——采用對二胺類防護劑；

　　8.提高電絕緣性——配用高結構填充劑或金屬粉，配用抗靜電劑；

　　9.提高磁性——采用鍶鐵氧粉，鋁鎳鐵粉，鐵鋇粉等作填充劑；

　　10.提高耐水性——采用氧化鉛或樹脂硫化體系，配用吸水性較低的填充劑（如硫酸鋇、陶土）；

　　11.提高耐油性——充分交聯、少用增塑劑；

　　12.提高耐酸堿度——多用填充劑；

　　13.提高高真空性——配用揮發性小的添加劑；

　　14.降低硬度——大量填充軟化劑。

　　對任何橡膠來說，硫化時不只是產生交聯，還由于熱及其它因素的作用產生產聯鏈和分子鏈的斷裂。這一現象貫穿整個硫化過程。在過硫階段，如果交聯仍占優勢，橡膠就發硬，定伸強度繼續上升，反之，橡膠發軟，即出現返原的現象。

　　硫化是橡膠加工的一個最為重要的工藝過程，各種橡膠制品必須經過硫化來獲得理想的使用性能。未經硫化的橡膠，在使用上是沒有什么使用價值的，但欠硫（硫化程度不夠，硫化時間不夠，未能達到最佳狀態）和過硫（硫化時間超過、性能顯著下降）都使橡膠性能下降。所以生產過程中一定要嚴格控制硫化時間，以保證硫化后的橡膠制品具有最好的使用性能和最長久的使用壽命。