橡膠硫化工藝課件第1頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月供應(yīng)商偷梁換柱引發(fā)的質(zhì)量控制問題思考Question？？第2頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月促進(jìn)劑：二硫基二嗎啉促進(jìn)劑活化劑氧化鈣石蠟油硬脂酸氧化鋅聚乙二醇碳酸鈣炭黑生膠主體原料：生膠，再生膠硫化系統(tǒng)：硫化劑，促進(jìn)劑，促進(jìn)劑的活性劑（活性劑）

促進(jìn)劑的延遲劑（防焦劑）操作系統(tǒng)：增塑劑（化學(xué)增塑劑，物理增塑劑）成本系統(tǒng)：增容劑性能系統(tǒng)：補(bǔ)強(qiáng)劑，防老劑，著色劑，發(fā)泡劑等配方組成：加工助劑三級(jí)BOM包含的材料第4頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月二、有機(jī)多硫化物

硫化促進(jìn)劑主要品種⑴二硫化四甲基秋蘭姆（TMTD或TT）有效含硫量13.3%；用量：2～4份⑵四硫化四甲基秋蘭姆（TMTT或TRS）有效含硫量31.5%；用量：0.6～2份⑶二硫化四乙基秋蘭姆（TETD）有效含硫量11.0%；用量：3～5份⑷二硫化二嗎啡啉（DTDM）有效含硫量27.0%；用量：0.7～2份

⑸硫化劑VA-7用量：1.25～2份。第5頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月橡膠配方模型（DFSS）配方工藝性能第6頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月

第七章生膠的塑煉塑煉壓延擠出混煉成型硫化橡膠工藝流程第7頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月塑煉一、塑煉的目的1.使生膠獲得一定的可塑性,滿足加工的要求；2．使生膠的可塑性均勻化，以便制得質(zhì)量均勻的膠料。塑煉：指把具有彈性的生膠轉(zhuǎn)變成可塑性膠料的工藝過程。塑煉膠：指經(jīng)過塑煉獲得一定可塑性的膠料。

可塑性：指橡膠受外力作用產(chǎn)生變形，當(dāng)外力消除后橡膠仍能保持其形變的能力。第8頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月一、定義指在煉膠機(jī)上將各種配合劑加入到橡膠中制成混煉膠的工藝過程二、混煉的目的和意義

1.保證產(chǎn)品的質(zhì)量3.高效節(jié)能2.適合于進(jìn)一步的加工混煉

第9頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)第11頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月后輥前輥第12頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月后輥前輥第13頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月后輥前輥第14頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月后輥前輥第15頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月后輥前輥第16頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月擠出擠出設(shè)備包括擠出機(jī)、擠出機(jī)頭、擠出模具三大部分。機(jī)頭是擠出成型模具的主要部件，它有下述四種作用：1，使物料由螺旋運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)2，產(chǎn)生必要的成型壓力，保證制品密實(shí)3，使物料得以進(jìn)一步塑化4，成型制品的斷面形狀擠出機(jī)1擠出機(jī)頭擠出機(jī)2擠出設(shè)備擠出機(jī)出料口擠出口模定位頭底座定位頭擠出口型板1擠出口型板2擠出口型板3擠出口型板4膠料擠出第17頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月擠出硫化工藝2硫化歷程3正硫化及其測定方法

1硫化對結(jié)構(gòu)與性能的影響4硫化條件的選取及確定5硫化介質(zhì)及硫化熱效應(yīng)6硫化方法第18頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月硫化后：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分子間主要已以化學(xué)鍵結(jié)合結(jié)構(gòu)：1）化學(xué)鍵；2）交聯(lián)鍵的位置；3）交聯(lián)程度；4）交聯(lián)性能：1）力學(xué)性能（定伸強(qiáng)度、硬度、拉伸強(qiáng)度、伸長率、彈性）；2）物理性能；3）化學(xué)穩(wěn)定性硫化前：線形結(jié)構(gòu)，分子間以范德華力相互作用性能：可塑性大，伸長率高，具可溶性。硫化時(shí)分子被引發(fā)，發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)硫化劑（S）牽線搭橋硫化,橡膠制造中最為關(guān)鍵的工藝第19頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月1）力學(xué)性能的變化彈性扯斷強(qiáng)度定伸強(qiáng)度撕裂強(qiáng)度提高硬度伸長率壓縮永久變形疲勞生熱降低2）物理性能的變化透氣率、透水率降低不能溶解，只能溶脹耐熱性提高3）化學(xué)穩(wěn)定性的變化化學(xué)穩(wěn)定性提高。原因：a.交聯(lián)反應(yīng)使化學(xué)活性很高的基團(tuán)或原子不復(fù)存在，使老化反應(yīng)難以進(jìn)行。

b.網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)阻礙了低分子的擴(kuò)散，導(dǎo)致橡膠老化的自由基難以擴(kuò)散。硫化后橡膠的性能變化：以EPDM為例，隨硫化程度的提高：第20頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2硫化歷程在硫化過程中，各種性能均會(huì)隨硫化的進(jìn)程而發(fā)生變化，這種變化曲線能夠反映膠料的硫化歷程，故稱為硫化歷程圖。下圖為用硫化儀測出的硫化歷程曲線。該曲線反映膠料在一定硫化溫度下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩隨硫化時(shí)間的變化。

A.焦燒階段；A1.操作焦燒時(shí)間A2.剩余焦燒時(shí)間B.熱硫化階段；C.平坦硫化階段；D.過硫化階段第21頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月1.焦燒階段（焦燒期－硫化起步階段，硫化誘導(dǎo)期）圖中的ab段稱為膠料的焦燒階段，此時(shí)交聯(lián)尚未開始，膠料在模腔內(nèi)具有良好的流動(dòng)性，也稱為硫化誘導(dǎo)階段。膠料焦燒時(shí)間的長短決定膠料的焦燒性能和操作安全性。膠料焦燒時(shí)間受膠料中硫化促進(jìn)劑和膠料本身的熱歷史的影響較大。操作焦燒時(shí)間：橡膠在加工過程中由于熱積累消耗掉的焦燒時(shí)間A1。剩余焦燒時(shí)間：膠料在模腔中保持流動(dòng)性的時(shí)間A2。第22頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月

硫化起步——硫化時(shí)，膠料開始變硬而后不能進(jìn)行熱塑性流動(dòng)的那一點(diǎn)時(shí)間（焦燒）。焦燒期的長短：決定了膠料的焦燒性及操作安全性。取決于配方，特別是促進(jìn)劑?？捎眠t效性促進(jìn)劑：CZ。焦燒時(shí)間的起點(diǎn)：實(shí)際上是從混煉時(shí)加入硫磺的那一時(shí)刻開始。焦燒階段的終點(diǎn)：膠料開始發(fā)硬并喪失流動(dòng)性。第23頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月焦燒時(shí)間

操作焦燒時(shí)間——混煉，停放，成型殘余焦燒時(shí)間——進(jìn)入模具后加熱開始到開始硫化這段時(shí)間

若：操作焦燒時(shí)間>焦燒時(shí)間，就發(fā)生焦燒防止焦燒：

A具有較長的焦燒時(shí)間：配方

B混煉、停放要低溫，成型時(shí)要迅速，即減少操作焦燒時(shí)間第24頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2.熱硫化階段（欠硫期－預(yù)硫階段）熱硫化階段即圖中的bc段，在該階段橡膠的交聯(lián)以一定的速度開始進(jìn)行。誘導(dǎo)期后，開始交聯(lián)，至正硫化。熱硫化的速度和時(shí)間取決與膠料的配方和硫化的溫度。在此階段，交聯(lián)度低，即使在此階段的后期，性能（主要是拉伸強(qiáng)度、彈性等）尚未達(dá)到預(yù)期的要求。但其抗撕性、耐磨性，則優(yōu)于正硫化膠料，若要求這些性能時(shí)制品可以輕微欠硫。第25頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月3.硫化平坦階段（正硫期－正硫化階段）硫化平坦階段即圖中的cd段，此時(shí)交聯(lián)反應(yīng)已趨于完成，反應(yīng)速度已較為緩和。硫化膠的綜合物理機(jī)械性能已達(dá)到或接近最佳值。A.正硫化在平坦硫化階段，橡膠制品的綜合物理機(jī)械性能達(dá)到最佳值，這種硫化狀態(tài)稱為正硫化，也稱最宜硫化。正硫化前期成為欠硫；正硫化后期則成為過硫，欠硫或過硫，橡膠的物理機(jī)械性能均較差。第26頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月B．正硫化時(shí)間正硫化時(shí)間是指達(dá)到正硫化狀態(tài)所需的最短時(shí)間，也稱為“正硫化點(diǎn)”。C．工藝正硫化時(shí)間在實(shí)際操作中，往往是從制品的某些主要性能指標(biāo)進(jìn)行選擇，從而確定正硫化時(shí)間，與理論上的綜合物理性能有所區(qū)別，具有工藝上的概念。因此，將通過這種確定的正硫化時(shí)間稱為工藝正硫化時(shí)間。一般橡膠制品的“工藝正硫化時(shí)間”應(yīng)取其膠料的應(yīng)力、應(yīng)變最高值稍前一點(diǎn)。第27頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月制品達(dá)到適當(dāng)?shù)慕宦?lián)度的階段，此時(shí)各項(xiàng)力學(xué)性能均達(dá)到或接近最佳值，其綜合性能最好。正硫化是一個(gè)階段——各項(xiàng)性能基本上保持恒定或變化很少，也稱硫化平坦期。硫化平坦期的寬窄取決于：配方、溫度等。正硫化時(shí)間的選?。豪鞆?qiáng)度達(dá)到最高值略前的時(shí)間。主要是考慮“后硫化”。第28頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月4.過硫階段（過硫期）d以后的部分為過硫化階段。在這一階段中，不同的橡膠表現(xiàn)的情況不同：天然橡膠由于氧化斷鏈反應(yīng)程度較強(qiáng)，其各項(xiàng)物理機(jī)械性能下降；而大部分的合成橡膠，如SBR、NBR由于熱交聯(lián)和熱氧化斷鏈兩種作用程度接近，因此，物理機(jī)械性能變化甚小或基本保持恒定。第29頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月硫化參數(shù)1．T10：膠料從加熱開始至轉(zhuǎn)矩上升到最大轉(zhuǎn)矩的10%所需要的時(shí)間。M10=ML+（MH-ML）×10%2．誘導(dǎo)期（焦燒期）：從膠料放入模具至出現(xiàn)輕微硫化的整個(gè)過程所需要的時(shí)間叫硫化誘導(dǎo)期，又稱為焦燒時(shí)間。誘導(dǎo)期反應(yīng)了膠料的加工安全性。誘導(dǎo)期短，加工安全性差；誘導(dǎo)期太長，會(huì)降低生產(chǎn)效率。3．焦燒：膠料在存放和加工過程中出現(xiàn)的早期硫化現(xiàn)象。4．工藝正硫化時(shí)間：膠料從加熱開始，至轉(zhuǎn)矩上升到最大轉(zhuǎn)矩的90%時(shí)所需要的時(shí)間。M90=ML+（MH-ML）×90%5．理論正硫化時(shí)間：交聯(lián)密度達(dá)到最大程度時(shí)所需要的時(shí)間。6．硫化返原：如果膠料再繼續(xù)硫化就會(huì)使交聯(lián)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生降解，性能下降，這種現(xiàn)象就稱為硫化返原。第30頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月正硫化后，繼續(xù)硫化進(jìn)入過硫化。進(jìn)入過硫化后：性能下降：硫化返原（斷鏈多于交聯(lián)，NR、IIR）性能恒定甚至上升：非返原（交聯(lián)占優(yōu)、環(huán)化）交聯(lián)和氧化斷鏈兩種反應(yīng)貫穿于橡膠硫化過程的始終。只是在硫化過程的不同階段兩種反應(yīng)優(yōu)勢不同。進(jìn)入過硫的早晚，即硫化平坦期的寬窄，主要取決于兩個(gè)方面：1）配方（如TMTD）；2）溫度。第31頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)制品的性能和用途不同，橡膠材料的硫化過程可采用多種不同的硫化方法。分類方法：⑴ 硫化溫度： 冷硫化、室溫硫化及熱硫化三種工藝方法，其中熱硫化是目前大多數(shù)橡膠制品普遍采用的方法，如各種輪胎制品的硫化。⑵ 硫化介質(zhì)： 熱水法、熱空氣法、熱空氣和水蒸汽的混合氣體法以及固體介質(zhì)法等。⑶ 硫化設(shè)備： 平板機(jī)硫化、硫化罐硫化、個(gè)體硫化機(jī)硫化以及注壓硫化等。⑷ 生產(chǎn)方式： 間歇生產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn)，前者如輪胎及各種橡膠注件的制備，后者如各種長條形橡膠制品比如汽車及各種門窗密封條在微波作用下的連續(xù)硫化。第32頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)正硫化及其測定方法一、正硫化和正硫化時(shí)間的概念1．正硫化

又稱最宜硫化，指橡膠制品的性能達(dá)到最佳值時(shí)的硫化狀態(tài)；從硫化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理來說，正硫化指膠料達(dá)到最大交聯(lián)密度時(shí)的硫化狀態(tài)。2．正硫化時(shí)間

指膠料達(dá)到正硫化狀態(tài)所需的時(shí)間，或是達(dá)到最大交聯(lián)密度時(shí)所需的時(shí)間。3．正硫化起點(diǎn)指膠料達(dá)到正硫化狀態(tài)所需的最短時(shí)間4.工藝正硫化時(shí)間（技術(shù)性正硫化時(shí)間）

即通過測定幾個(gè)主要指標(biāo)最佳性能而確定的時(shí)間。5.理論正硫化時(shí)間

指測定膠料達(dá)到最大交聯(lián)密度所需要的時(shí)間。第33頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月一、正硫化和正硫化時(shí)間的概念6.工程正硫化時(shí)間

對于許多膠料而言，其各項(xiàng)性能在某一時(shí)間不可能都處于最佳值，因此必須依膠料的各項(xiàng)物理性能指標(biāo)綜合考慮，生產(chǎn)上只能依某些主要指標(biāo)來選擇正硫化時(shí)間，顯然這個(gè)正硫化時(shí)間具有工程實(shí)際意義，稱為工程正硫化時(shí)間。當(dāng)制品的厚度小于6mm時(shí)，硫化儀測定的工藝正硫化時(shí)間T90與制品的工程正硫化時(shí)間相同。第34頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月3正硫化及其測定方法（一）正硫化及正硫化時(shí)間1．正硫化：橡膠制品性能達(dá)到最佳值時(shí)的硫化狀態(tài)。2．正硫化時(shí)間：達(dá)到正硫化狀態(tài)所需要的時(shí)間。3．欠硫：處于正硫化前期，或者說硫化最佳狀態(tài)之前的狀態(tài)。4．過硫：處于正硫化后期，或者說硫化最佳狀態(tài)之后的狀態(tài)。第35頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）正硫化時(shí)間的測定方法1．物理—化學(xué)法（1）游離硫測定法（理論正硫化時(shí)間）（2）溶脹法（理論正硫化時(shí)間）2．物理機(jī)械性能測定法（1）300%定伸應(yīng)力法（理論正硫化時(shí)間）（2）拉伸強(qiáng)度法（工藝正硫化時(shí)間）（3）壓縮永久變形法（理論正硫化時(shí)間）（4）綜合取值法第36頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月3．專用儀器法用于測定橡膠硫化特性的測試儀器有各類硫化儀和門尼粘度計(jì)。（1）硫化儀法（2）門尼粘度儀門尼焦燒時(shí)間t5：隨硫化時(shí)間增加，膠料門尼值下降到最低點(diǎn)又開始上升，一般由最低點(diǎn)上升至5個(gè)門尼值的時(shí)間稱為門尼焦燒時(shí)間。硫化特性曲線?初始粘度、最低粘度、焦燒時(shí)間、硫化速度、正硫化時(shí)間、活化能。+測定原理：膠料的剪切模量與交聯(lián)密度成正比。G＝D·R·T膠料剪切模量交聯(lián)密度氣體常數(shù)溫度第37頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月門尼硫化時(shí)間t35：由最低點(diǎn)上升至35個(gè)門尼值所需硫化時(shí)間稱為門尼硫化時(shí)間。正硫化時(shí)間=t5+10（t35-t5）門尼硫化速度（Δt30）：Δt30=t35-t5膨脹法是公認(rèn)的測定正硫化時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)方法，所測得的正硫化時(shí)間為理論正硫化時(shí)間。物理機(jī)械性能測定法和硫化儀法所測定的結(jié)果均為工藝正硫化時(shí)間。第38頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月A加熱器B上模具C下模具D轉(zhuǎn)子E溫度計(jì)F扭矩傳感器；G軸承；H電動(dòng)機(jī)和齒輪箱J氣動(dòng)夾持器第40頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第41頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)正硫化及其測定方法一、正硫化和正硫化時(shí)間的概念1．正硫化

又稱最宜硫化，指橡膠制品的性能達(dá)到最佳值時(shí)的硫化狀態(tài)；從硫化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理來說，正硫化指膠料達(dá)到最大交聯(lián)密度時(shí)的硫化狀態(tài)。2．正硫化時(shí)間

指膠料達(dá)到正硫化狀態(tài)所需的時(shí)間，或是達(dá)到最大交聯(lián)密度時(shí)所需的時(shí)間。3．正硫化起點(diǎn)指膠料達(dá)到正硫化狀態(tài)所需的最短時(shí)間4.工藝正硫化時(shí)間（技術(shù)性正硫化時(shí)間）

即通過測定幾個(gè)主要指標(biāo)最佳性能而確定的時(shí)間。5.理論正硫化時(shí)間

指測定膠料達(dá)到最大交聯(lián)密度所需要的時(shí)間。第43頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月一、正硫化和正硫化時(shí)間的概念6.工程正硫化時(shí)間

對于許多膠料而言，其各項(xiàng)性能在某一時(shí)間不可能都處于最佳值，因此必須依膠料的各項(xiàng)物理性能指標(biāo)綜合考慮，生產(chǎn)上只能依某些主要指標(biāo)來選擇正硫化時(shí)間，顯然這個(gè)正硫化時(shí)間具有工程實(shí)際意義，稱為工程正硫化時(shí)間。當(dāng)制品的厚度小于6mm時(shí)，硫化儀測定的工藝正硫化時(shí)間T90與制品的工程正硫化時(shí)間相同。第44頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月對硫化曲線常用平行線法進(jìn)行解析，就是通過硫化曲線最小轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩值，分別引平行于時(shí)間軸的直線，該兩條平行線與時(shí)間軸距離分別為ML和MH，即ML—最小轉(zhuǎn)矩值，反映未硫化膠在一定溫度下的流動(dòng)性；MH—最大轉(zhuǎn)矩值，反映硫化膠最大交聯(lián)度；焦燒時(shí)間和正硫化時(shí)間分別以達(dá)到一定轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的時(shí)間表示：焦燒時(shí)間ts1—從實(shí)驗(yàn)開始到曲線由最低轉(zhuǎn)矩上升1kg·cm所對應(yīng)的時(shí)間；起始硫化時(shí)間tc10：轉(zhuǎn)矩達(dá)到ML+10%（MH—ML）時(shí)所對應(yīng)的硫化時(shí)間；正硫化時(shí)間tc90：轉(zhuǎn)矩達(dá)到ML+90%（MH—ML）時(shí)所對應(yīng)的硫化時(shí)間。通常還以硫化速度指數(shù)VC=100/（tc90—tsx）。第45頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月4硫化條件的選取及確定硫化條件通常指硫化壓力、溫度和時(shí)間——硫化三要素。一、硫化壓力橡膠制品硫化時(shí)都需要施加壓力，其目的是：防止膠料產(chǎn)生氣泡，提高膠料的致密性；使膠料流動(dòng)，充滿模具，以制得花紋清晰的制品；提高制品中各層（膠層與布層或金屬層、布層與布層）之間的粘著力，改善硫化膠的物理性能（如耐屈撓性能）。一般來說，硫化壓力的選取應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品類型、配方、可塑性等因素決定。原則上應(yīng)遵循以下規(guī)律：可塑性大，壓力宜小些；產(chǎn)品厚、層數(shù)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜壓力宜大些；薄制品壓宜小些，甚至可用常壓。第46頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第47頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月硫化加壓的方式有以下幾種：(1)液壓泵通過平板硫化機(jī)把壓力傳遞給模具，再由模具傳遞給膠料；(2)由硫化介質(zhì)（如蒸汽）直接加壓；(3)由壓縮空氣加壓；(4)由注射機(jī)注射。第48頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月二、硫化溫度和硫化時(shí)間硫化溫度是硫化反應(yīng)的最基本條件。硫化溫度的高低，可直接影響硫化速度、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。硫化溫度高，硫化速度快，生產(chǎn)效率高；反之生產(chǎn)效率低。提高硫化溫度會(huì)導(dǎo)致以下問題：(1)引起橡膠分子鏈裂解和硫化返原，導(dǎo)致膠料力學(xué)性能下降；(2)使橡膠制品中的紡織物強(qiáng)度降低；(3)導(dǎo)致膠料焦燒時(shí)間縮短，減少了充模時(shí)間，造成制品局部缺膠；(4)由于厚制品會(huì)增加制品的內(nèi)外溫差，導(dǎo)致硫化不均。硫化溫度的選取應(yīng)綜合考慮橡膠的種類、硫化體系及制品結(jié)構(gòu)等因素。各種橡膠的最宜硫化溫度一般是：NR<143℃；SBR<180℃；IR、BR、CR<151℃；IIR<170℃；NBR<180℃。第49頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月1．等效硫化時(shí)間的計(jì)算（1）通過范特霍夫方程計(jì)算等效硫化時(shí)間根據(jù)范特霍夫方程，硫化溫度和硫化時(shí)間的關(guān)系可用下式表示：式中τ1—溫度為t1的正硫化時(shí)間，min；

τ2—溫度為t2的正硫化時(shí)間，min；

K—硫化溫度系數(shù)。例：已知某一膠料在140℃時(shí)的正硫化時(shí)間是20min，利用范特霍夫方程可計(jì)算出130℃和150℃時(shí)的等效硫化時(shí)間。130℃的等效硫化時(shí)間為40min；150℃的等效硫化時(shí)間為10min。第50頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）利用阿累尼烏斯方程計(jì)算等效硫化時(shí)間阿累尼烏斯方程式如下：ln（τ1/τ2）=E/R（（t2-t1）/t2t1）式中τ1—溫度為t1的正硫化時(shí)間，min；

τ2—溫度為t2的正硫化時(shí)間，min；

R—?dú)怏w常數(shù)，R=8.3143J/(mol.k)；E—硫化反應(yīng)活化能，kJ/mol。利用以上公式可求出不同溫度下的等效硫化時(shí)間。例如，已知膠料的硫化反應(yīng)活化能E=92kJ/mol，在140℃時(shí)正硫化時(shí)間為30min，利用公式計(jì)算150℃時(shí)等效硫化時(shí)間。已知:τ1=30min；t1=（273+140）=413K；t2=（273+150）=423K；τ2=？log（30/τ2）=(92/（2.303×0.008314）)×(423-413)/423×413τ2=15.7min第51頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2．硫化效應(yīng)的計(jì)算（1）硫化效應(yīng)的計(jì)算硫化效應(yīng)等于硫化強(qiáng)度和硫化時(shí)間的乘積，即：E=I·t式中E—硫化效應(yīng)；I—硫化強(qiáng)度；t—硫化時(shí)間硫化強(qiáng)度是膠料在一定溫度下單位時(shí)間內(nèi)所達(dá)到的硫化程度。它與硫化溫度系數(shù)和硫化溫度有關(guān)。I=K（T-100）/10式中K—硫化溫度系數(shù)（由實(shí)驗(yàn)測定，或一般取K=2）T—硫化溫度第52頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月在實(shí)際計(jì)算中，由于每一種膠料硫化時(shí)，在硫化曲線上都有一段平坦范圍，因此在改變硫化條件時(shí)，一般只要把改變后的硫化效應(yīng)控制在原來的硫化條件的最小和最大硫化效應(yīng)的范圍內(nèi)，制品的物理機(jī)械性能就可相近。設(shè)原來的最大硫化效應(yīng)為E大，最小硫化效應(yīng)為E小，改變后的硫化效應(yīng)為E，則要求：E小<E<E大例如；測得某一制品膠料的正硫化時(shí)間為130×20min，平坦硫化范圍為20~120min，其最大和最小的硫化效應(yīng)為：E小=2（130-100）/10·20=160E大=2（130-100）/10·120=960因此，要求該制品在改變硫化條件后的硫化效應(yīng)E必須滿足下列條件：

160<E<960第53頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）厚制品硫化條件的確定a.硫化效應(yīng)法為了計(jì)算各層的硫化效應(yīng)，首先必須知道各層的溫度。各層的溫度一般可以用熱電偶測得，也可用熱傳導(dǎo)方法求得。硫化效應(yīng)E用積分式表示，也可化為近似式計(jì)算，即E=Δτ（（I0+In）/2+I1+I2+……+In-1）式中Δτ—測溫的間隔時(shí)間（一般為5min）；

I0—硫化開始溫度為t0的硫化強(qiáng)度；I1—第一個(gè)間隔時(shí)間溫度t1的硫化強(qiáng)度；In—最后一個(gè)間隔時(shí)間溫度tn的硫化強(qiáng)度。第54頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月例：用熱電偶測得的某制品硫化時(shí)的內(nèi)層溫度數(shù)據(jù)如下表所示，令K=2，求硫化50min時(shí)的硫化效應(yīng)E50？解：Δτ=5min；I0=0.0078；I1=0.0156；……In=16E=5×（（0.0078+16）/2+0.0156+……）=333.38如厚制品的硫化效應(yīng)是處于試片的最大和最小硫化效應(yīng)之間，說明制品的硫化條件是合適的，否則要重新調(diào)整，直至合適為止。第55頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月b.等效硫化時(shí)間法等效硫化時(shí)間也可用來確定厚制品的正硫化時(shí)間，即將制品的硫化效應(yīng)換算為膠料試片的等效硫化時(shí)間τE=E/It式中τE—試片的等效硫化時(shí)間；

E—制品的硫化效應(yīng)；

It—試片在t溫度的硫化強(qiáng)度。例：外胎的緩沖層，其膠料的硫化溫度系數(shù)為2，在試驗(yàn)室143℃溫度下，測出正硫化時(shí)間為24min，平坦范圍在20~80min，在實(shí)際生產(chǎn)中硫化70min，并測出溫度變化。求緩沖層的等效硫化時(shí)間，并判斷是否正硫化？第56頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月

解：設(shè) T1=143℃，t1=20min時(shí)的硫化效應(yīng)為E小；

T2=143℃，t2=80min時(shí)的硫化效應(yīng)為E大；

T=140℃，t=70min時(shí)的硫化效應(yīng)為E； 問E與E小、E大之間的大小關(guān)系如何？ 有E?。糆＜E大 該膠料在140℃下于模型中硫化70min，已經(jīng)達(dá)到正硫化。第57頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月5硫化介質(zhì)及硫化熱效應(yīng)（一）硫化介質(zhì)硫化介質(zhì)（加熱介質(zhì)）：能傳遞熱能的物質(zhì)。常用的硫化介質(zhì)有：飽和蒸汽、過熱蒸汽、過熱水、熱空氣、熱水及其它固體介質(zhì)等。近年來也采用電流和各種射線（紅外線、紫外線、γ射線等）做硫化熱源。目前，越來越多的廠家將微波硫化系統(tǒng)用于模壓和傳遞模壓制品、壓出制品等的連續(xù)硫化。1．飽和蒸汽飽和蒸汽室溫度大于100℃并帶壓力的蒸汽。2．過熱蒸汽過熱蒸汽是將飽和蒸汽通過加熱器加熱而獲得。第58頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月3．熱空氣熱空氣硫化可在常壓和加壓情況下進(jìn)行，前者適應(yīng)于薄制品硫化；后者是在硫化罐中進(jìn)行。4．過熱水5．熱水優(yōu)點(diǎn)：傳熱比較均勻，密度較高，制品變形傾向較小。缺點(diǎn)：導(dǎo)熱效率不高。6．固體介質(zhì)常用于壓出制品的連續(xù)硫化工藝。優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)熱效果較好，可提供150~250℃的溫度，能使硫化在短時(shí)間內(nèi)完成。第59頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月7．微粒玻璃珠玻璃微珠直徑為0.13~0.25mm，硫化時(shí)玻璃珠與熱空氣構(gòu)成有效相對密度為1.5的沸騰床，導(dǎo)熱效率較高，又稱為沸騰床硫化。8．有機(jī)熱介質(zhì)硅油以及亞烷基二元醇等耐高溫的有機(jī)介質(zhì)，可直接在管路中循環(huán)，利用高沸點(diǎn)提供高溫，使制品在低壓或常壓下實(shí)現(xiàn)高溫硫化。第60頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）硫化熱效應(yīng)及熱平衡1．硫化熱效應(yīng)硫化過程中，生膠與硫黃之間的化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)過程。實(shí)驗(yàn)證明，生成熱隨結(jié)合硫黃的增加而增高。在硫化開始階段，因硫黃的熔融需要吸收熱量，會(huì)出現(xiàn)溫度降低的現(xiàn)象。2．硫化熱平衡硫化可看成是熱交換過程，在供熱方面有來自加熱介質(zhì)升溫時(shí)的熱量及膠料的反應(yīng)生成熱；在耗熱方面，有膠料的吸熱、設(shè)備的散熱及冷凝水的吸熱等。第61頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月6硫化方法橡膠制品多種多樣，硫化方法也很多，可按使用設(shè)備的種類、加熱介質(zhì)的種類、硫化工藝方法等來分類。（一）硫化室溫法硫化在常溫常壓下進(jìn)行。應(yīng)用：1、膠粘劑；2、室溫硫化膠漿（二）冷硫化法多用于薄膜制品的浸漬硫化。此法硫化的產(chǎn)品老化性能差，目前很少使用。第62頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）熱硫化法1．直接硫化法（1）熱水硫化法（2）直接蒸汽硫化罐硫化法（3）熱空氣硫化2．間接硫化法3．加壓硫化法（1）壓力機(jī)硫化法（2）罐式硫化機(jī)硫化法（3）個(gè)體硫化機(jī)硫化法第63頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）連續(xù)硫化法1．鼓式硫化機(jī)硫化法2．熱空氣連續(xù)硫化是一種常壓硫化方法，主要用于硫化雨布和膠乳制品。特點(diǎn)：產(chǎn)品連續(xù)通過硫化室進(jìn)行加熱硫化。硫化室分為三段，第一段為預(yù)熱、升溫，第二段為恒溫硫化，第三段為降溫冷卻。硫化室可用間接蒸汽加熱或電熱。3．管道硫化法4．液體介質(zhì)連續(xù)硫化法第64頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月5．紅外線硫化法紅外線硫化是用紅外線輻射硫化箱進(jìn)行加熱，使制品在紅外線發(fā)熱源之間通過二受到輻射加熱。紅外線硫化適用于膠乳制品、雨布、密封條等薄壁制品。6．沸騰床硫化法沸騰床的構(gòu)造原理與液體硫化槽類似，床內(nèi)貯存的是由固體、氣體構(gòu)成的懸浮系統(tǒng)。沸騰床硫化的優(yōu)點(diǎn)：熱傳遞能力高；受熱均勻；比液體介質(zhì)的溫度極限和化學(xué)惰性高；操作安全；不沾污成品和簡化清潔工序等。沸騰床除用于硫化橡膠制品外，還可用于金屬、織物、坯料、模型的預(yù)熱及原料的干燥等。沸騰床硫化被廣泛應(yīng)用于無芯制品的連續(xù)硫化，如海綿條、門窗條、膠繩、膠條及異型壓出制品、電線、電纜、純膠管、薄膜制品等。第65頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月7．微波預(yù)熱熱空氣硫化法微波預(yù)熱熱空氣硫化法是壓出制品先采用微波預(yù)熱，接著讓其進(jìn)入熱空氣管道中進(jìn)行硫化。