2025年橡膠硫化技術(shù)考核試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.橡膠硫化過(guò)程中，交聯(lián)鍵類型對(duì)硫化膠性能影響顯著。下列哪種交聯(lián)鍵熱穩(wěn)定性最高？A.單硫鍵（-S-）B.雙硫鍵（-S?-）C.多硫鍵（-S?-，x≥3）D.離子鍵答案：A2.某配方中使用硫磺作為硫化劑，若需提高硫化速度同時(shí)減少硫化返原風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)優(yōu)先選擇哪種促進(jìn)劑？A.噻唑類（如M）B.次磺酰胺類（如CZ）C.秋蘭姆類（如TMTD）D.胍類（如D）答案：B3.硫化三要素中，對(duì)交聯(lián)密度影響最直接的參數(shù)是？A.硫化溫度B.硫化時(shí)間C.硫化壓力D.模具尺寸答案：B4.采用門尼粘度計(jì)測(cè)定硫化特性時(shí)，“T90”表示的含義是？A.焦燒時(shí)間B.正硫化時(shí)間C.最大扭矩時(shí)間D.最小扭矩時(shí)間答案：B5.下列哪種硫化工藝屬于連續(xù)硫化？A.平板硫化機(jī)硫化B.鼓式硫化機(jī)硫化C.模壓硫化D.罐式硫化答案：B6.硫化過(guò)程中，橡膠分子鏈斷裂與交聯(lián)的動(dòng)態(tài)平衡階段對(duì)應(yīng)硫化曲線的哪個(gè)區(qū)域？A.誘導(dǎo)期B.熱硫化期C.平坦期D.過(guò)硫期答案：C7.為降低硫化能耗并提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)代硫化設(shè)備常采用的技術(shù)是？A.高頻電磁加熱B.蒸汽間接加熱C.熱水循環(huán)加熱D.電阻絲加熱答案：A8.某膠料硫化后出現(xiàn)“噴霜”現(xiàn)象，最可能的原因是？A.硫化溫度過(guò)高B.硫磺用量超過(guò)溶解度C.促進(jìn)劑種類不匹配D.硫化時(shí)間不足答案：B9.天然橡膠（NR）硫化時(shí)，若采用低硫高促體系，硫化膠的主要性能變化是？A.耐熱性提高，耐疲勞性下降B.耐熱性下降，耐疲勞性提高C.拉伸強(qiáng)度顯著增加D.永久變形增大答案：A10.硫化壓力的主要作用不包括？A.防止膠料膨脹產(chǎn)生氣泡B.促進(jìn)膠料流動(dòng)填充模具C.提高交聯(lián)鍵的穩(wěn)定性D.加速硫化反應(yīng)速率答案：C11.測(cè)定正硫化時(shí)間的化學(xué)法中，最常用的指標(biāo)是？A.交聯(lián)密度B.拉伸強(qiáng)度C.扯斷伸長(zhǎng)率D.硬度答案：A12.硅橡膠硫化通常采用的硫化劑是？A.硫磺B.過(guò)氧化物C.樹脂D.金屬氧化物答案：B13.硫化曲線中“ML”表示的是？A.最小扭矩B.最大扭矩C.焦燒扭矩D.平衡扭矩答案：A14.下列哪種因素會(huì)導(dǎo)致硫化膠的壓縮永久變形增大？A.交聯(lián)密度過(guò)高B.多硫鍵比例增加C.硫化溫度過(guò)低D.促進(jìn)劑用量不足答案：B15.智能硫化系統(tǒng)中，核心的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)參數(shù)是？A.模具溫度分布B.膠料流動(dòng)速率C.交聯(lián)密度變化D.環(huán)境濕度答案：C二、填空題（每空1分，共20分）1.橡膠硫化的本質(zhì)是通過(guò)______反應(yīng)使線性大分子形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。答案：交聯(lián)2.硫化體系通常由硫化劑、促進(jìn)劑、______三部分組成。答案：活性劑3.焦燒時(shí)間是指膠料從______到開始交聯(lián)的時(shí)間。答案：加熱4.過(guò)氧化物硫化的優(yōu)點(diǎn)是硫化膠______（填“耐熱性”或“耐疲勞性”）優(yōu)異。答案：耐熱性5.硫化溫度每升高10℃，硫化時(shí)間約縮短______（填比例）。答案：1/26.測(cè)定正硫化時(shí)間的物理法包括______法、定伸應(yīng)力法和壓縮永久變形法。答案：拉伸強(qiáng)度7.硫化返原是指硫化膠在______階段因交聯(lián)鍵斷裂導(dǎo)致性能下降的現(xiàn)象。答案：過(guò)硫8.丁腈橡膠（NBR）常用的硫化劑是______（填具體物質(zhì)）。答案：硫磺或過(guò)氧化物9.硫化壓力的選擇需考慮膠料的______和模具結(jié)構(gòu)。答案：流動(dòng)性10.門尼焦燒試驗(yàn)中，“t5”表示膠料達(dá)到______時(shí)的時(shí)間。答案：最低粘度+5個(gè)門尼值11.熱空氣硫化適用于______（填“厚制品”或“薄壁制品”）。答案：薄壁制品12.硫化劑DCP的化學(xué)名稱是______。答案：過(guò)氧化二異丙苯13.硫化過(guò)程中，促進(jìn)劑的主要作用是降低______，加速交聯(lián)反應(yīng)。答案：活化能14.天然橡膠的最佳硫化溫度范圍通常為______℃。答案：140-16015.硫化膠的交聯(lián)密度越高，其______（填“彈性”或“硬度”）越大。答案：硬度16.樹脂硫化體系主要用于______（填橡膠種類）的硫化。答案：丁基橡膠（IIR）17.硫化曲線中“MH-ML”反映了膠料的______。答案：交聯(lián)程度18.為防止焦燒，膠料中常添加______劑。答案：防焦燒19.微波硫化的原理是利用______使膠料內(nèi)部生熱。答案：極性分子振動(dòng)20.硫化膠的耐老化性能與______（填“交聯(lián)鍵類型”或“填充劑種類”）密切相關(guān)。答案：交聯(lián)鍵類型三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述硫化過(guò)程的四個(gè)階段及其特點(diǎn)。答案：（1）誘導(dǎo)期（焦燒期）：膠料受熱后尚未開始交聯(lián)，保持可塑性，是加工安全的關(guān)鍵階段；（2）熱硫化期（交聯(lián)期）：交聯(lián)反應(yīng)加速，扭矩/模量快速上升，性能逐步達(dá)到最佳；（3）平坦期（正硫化期）：交聯(lián)與斷鏈達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，性能保持穩(wěn)定，是硫化的最佳時(shí)間范圍；（4）過(guò)硫期：斷鏈占主導(dǎo)，交聯(lián)密度下降，性能（如拉伸強(qiáng)度、彈性）開始劣化。2.對(duì)比硫磺硫化與過(guò)氧化物硫化的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：硫磺硫化優(yōu)點(diǎn)：成本低、硫化膠彈性和耐疲勞性好；缺點(diǎn)：耐熱性較差（多硫鍵易斷裂）、可能產(chǎn)生硫化返原。過(guò)氧化物硫化優(yōu)點(diǎn)：交聯(lián)鍵為C-C鍵，耐熱性和耐老化性優(yōu)異，無(wú)硫化返原；缺點(diǎn)：成本高、硫化膠耐疲勞性較差，且過(guò)氧化物可能影響膠料焦燒安全性。3.分析硫化溫度對(duì)硫化過(guò)程的影響。答案：（1）溫度升高，硫化反應(yīng)速率加快，硫化時(shí)間縮短（符合阿倫尼烏斯公式）；（2）高溫可能導(dǎo)致焦燒時(shí)間縮短，加工安全性下降；（3）溫度過(guò)高會(huì)加劇硫化返原，降低交聯(lián)密度；（4）厚制品硫化時(shí)，高溫易造成內(nèi)外溫差大，導(dǎo)致硫化不均；（5）不同橡膠的最佳硫化溫度不同（如NR為140-160℃，硅橡膠為160-180℃），需根據(jù)膠種調(diào)整。4.列舉三種測(cè)定正硫化時(shí)間的方法，并說(shuō)明其原理。答案：（1）物理法（如拉伸強(qiáng)度法）：測(cè)試不同硫化時(shí)間下膠料的拉伸強(qiáng)度，最大值對(duì)應(yīng)的時(shí)間為正硫化時(shí)間；（2）化學(xué)法（如溶脹法）：通過(guò)測(cè)定硫化膠在溶劑中的溶脹比計(jì)算交聯(lián)密度，交聯(lián)密度趨于穩(wěn)定時(shí)的時(shí)間為正硫化時(shí)間；（3）儀器法（如硫化儀法）：利用硫化儀記錄扭矩-時(shí)間曲線，扭矩達(dá)到90%最大值（T90）的時(shí)間為正硫化時(shí)間。5.硫化過(guò)程中出現(xiàn)“欠硫”的主要原因及危害是什么？答案：主要原因：硫化時(shí)間不足、硫化溫度過(guò)低、硫化劑/促進(jìn)劑用量不足。危害：（1）交聯(lián)密度低，膠料強(qiáng)度、彈性、耐溶劑性差；（2）永久變形大，使用中易產(chǎn)生塑性流動(dòng)；（3）未交聯(lián)的橡膠分子易遷移，導(dǎo)致表面發(fā)粘、易老化；（4）制品尺寸穩(wěn)定性差，易收縮。四、計(jì)算題（每題8分，共16分）1.某膠料在140℃下的正硫化時(shí)間為20min，若硫化溫度提高到150℃（硫化反應(yīng)活化能E=80kJ/mol，R=8.314J/(mol·K)），計(jì)算新的正硫化時(shí)間（保留兩位小數(shù)）。答案：根據(jù)阿倫尼烏斯公式：ln(t1/t2)=E/R(1/T2-1/T1)T1=140+273=413K，T2=150+273=423K，t1=20min代入得：ln(20/t2)=80000/8.314×(1/423-1/413)計(jì)算右側(cè)：80000/8.314≈9622.5；(1/423-1/413)=(413-423)/(423×413)=-10/174699≈-5.72×10??右側(cè)≈9622.5×(-5.72×10??)≈-0.550則ln(20/t2)=-0.550→20/t2=e^-0.550≈0.577→t2=20/0.577≈34.66min（注：此處公式應(yīng)用需注意，實(shí)際阿倫尼烏斯公式中反應(yīng)速率與溫度正相關(guān)，硫化時(shí)間與速率成反比，故正確計(jì)算應(yīng)為t2=t1×e^(E/R(1/T2-1/T1))，經(jīng)重新計(jì)算：1/T2-1/T1=(413-423)/(423×413)=-10/174699≈-5.72×10??E/R=80000/8.314≈9622.5指數(shù)部分=9622.5×(-5.72×10??)=-0.550t2=20×e^-0.550≈20×0.577≈11.54min。原計(jì)算符號(hào)錯(cuò)誤，正確答案應(yīng)為11.54min）2.某硫化膠試樣的體積為20cm3，在甲苯中溶脹后體積變?yōu)?0cm3，計(jì)算其交聯(lián)密度（已知橡膠的密度ρ=0.92g/cm3，甲苯的摩爾體積V=106.2cm3/mol，相互作用參數(shù)χ=0.48）。答案：根據(jù)Flory-Rehner方程：ν=-[ln(1-Vr)+Vr+χVr2]/(V×Vr^(1/3))其中Vr=溶脹前體積/溶脹后體積=20/50=0.4代入得：分子部分=-[ln(1-0.4)+0.4+0.48×0.42]=-[ln0.6+0.4+0.48×0.16]=-[(-0.5108)+0.4+0.0768]=-[(-0.034)]=0.034分母=106.2×0.4^(1/3)=106.2×0.7368≈78.25交聯(lián)密度ν=0.034/78.25≈4.35×10??mol/cm3五、綜合分析題（14分）某橡膠制品廠生產(chǎn)的丁苯橡膠（SBR）密封圈在使用3個(gè)月后出現(xiàn)嚴(yán)重變形，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其壓縮永久變形（100℃×22h）高達(dá)55%（標(biāo)準(zhǔn)要求≤30%）。請(qǐng)分析可能的原因，并提出改進(jìn)措施。答案：可能原因分析：（1）硫化不足：正硫化時(shí)間未達(dá)到，交聯(lián)密度低，分子鏈間約束弱，受力后易產(chǎn)生塑性變形；（2）硫化體系選擇不當(dāng)：若采用高硫低促體系，多硫鍵比例高，熱穩(wěn)定性差，高溫下多硫鍵斷裂導(dǎo)致永久變形增大；（3）硫化溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)：過(guò)硫?qū)е陆宦?lián)鍵斷裂，交聯(lián)密度下降，同時(shí)可能引發(fā)分子鏈熱降解；（4）填充體系影響：若使用大量低活性填充劑（如陶土），與橡膠界面結(jié)合弱，受力時(shí)易滑移，增大變形；（5）增塑劑過(guò)量：軟化劑用量過(guò)多會(huì)降低膠料的內(nèi)聚力，高溫下增塑劑遷移導(dǎo)致體積收縮，變形加劇。改進(jìn)措施：（1）優(yōu)化硫化工藝：通過(guò)硫化儀重新測(cè)定T90，確保硫化