橡膠硫化曲線上的參數(shù)、硫化的各個階段及其它們之間的關(guān)系
在某一溫度下測定橡膠在硫化過程中某一物理性能與硫化時間關(guān)系的曲線。一般情況下,用硫化膠的拉伸強度、扯斷伸長率、定伸應力和硬度等分別對硫化時間作圖,就可以得到硫化曲線。目前通常用硫化儀直接繪出硫化曲線,由硫化曲線可以觀察膠料硫化的整個過程,按橡膠交聯(lián)情況的不同可分為:硫化誘導期、熱硫化階段、平坦硫化階段和過硫階段。從硫化曲線可以求得膠料焦燒性能、硫化速率、佳硫化時間、硫化平坦性以及抗過硫返原性能等。
硫化曲線上的參數(shù)、硫化的各個階段及其它們之間的關(guān)系可以在硫化溫度下,開始轉(zhuǎn)矩下降,也就是粘度下降,到低點后又開始上升,這表示硫化的開始,隨著硫化的進行,轉(zhuǎn)矩不斷上升并達到大值。
ML(小轉(zhuǎn)矩);
MH(大轉(zhuǎn)矩);
TH(理論正硫化時間);
M10:ML十(MH—ML)X 10%,
T10(焦燒時間);
M90:ML十(MH—ML)X 90%,
T9O(工藝正硫化時間)。
流變圖曲線上的各硫化階段:誘導期,熱硫化期,正硫化期,過硫化期。
在硫化反應開始前,膠料必須有充分的遲延作用時間以便進行混煉、壓延、壓出、成型及模壓時充滿模型。一旦硫化開始,反應要迅速。因此,硫化誘導期對橡膠加工生產(chǎn)安全至關(guān)重要.是生產(chǎn)加工過程的一個基本參數(shù)。在熱硫化階段,橡膠與硫磺的交聯(lián)反應迅速進行,曲線的斜率即硫化速率與交聯(lián)鍵生成速度基本一致,并符合一級反應方程式。從硫化時間對交聯(lián)密度關(guān)系可得下列方程式,
式中 Vut——硫化時間為,時的交聯(lián)密度;
K ——交聯(lián)反應速度常數(shù);
t ——硫化時間;
ti ——硫化誘導時間;
Vu ——交聯(lián)密度;
Vu∞——大交聯(lián)密度。
按照式(2—1)將Vut。對硫化時間進行標繪.可得到流變圖所示的交聯(lián)反應的動力學曲線,它與流變圖的熱硫化段的硫化曲線相同。從流變圖曲線可見,交聯(lián)反應自ti開始,交聯(lián)密度近似直線增加,后達大值。從理論上,膠料達到大交聯(lián)密度時的硫化狀態(tài)稱為正硫化,它與流變圖中的對應點是硫化儀中的大轉(zhuǎn)矩MH。所以正硫化時間是指膠料達到大交聯(lián)密度時所需要時間。顯然,由交聯(lián)密度來確定正硫化是比較合理的,它是現(xiàn)代各種硫化測量技術(shù)的理論基礎。
(四)理想的橡膠硫化曲線
較為理想的橡膠硫化曲線應滿足下列條件:
(1)硫化誘導期要足夠長,充分保證生產(chǎn)加工的安全性;
(2)硫化速度要快,提高生產(chǎn)效率.降低能耗;
(3)硫化平坦期要長。
要實現(xiàn)上述條件,必須正確選擇硫化條件和硫化體系。目首比較理想的是遲效性的次磺酰胺類促進劑的硫化體系。