"硫化 "是因為最初的天然橡膠制品用硫作為交聯劑進行交聯而得名，隨著橡膠工業的發展，可以使用各種非硫交聯劑進行交聯。因此，硫化更科學的含義應該是 "交聯 "或 "架橋"，即線性大分子通過交聯作用而形成網狀大分子的過程。
基本介紹 中文名稱：硫化 外文名稱：curing 性質：原天然橡膠制品 對象：橡膠制品 用途：實現天然橡膠的交聯 原料：硫磺 定義、概述、硫化條件、硫化過程、硫化方法、設備、硫化促進劑、過氧化物硫化、定義 在生橡膠中加入硫磺、炭黑等，在高壓下加熱，使橡膠變成硫化橡膠，這壹過程稱為硫化。這壹過程稱為硫化。然而，為了達到理想的硫化過程，除了選擇最佳的硫化條件外，相容劑的選擇，尤其是促進劑的選擇具有決定性的意義。隨著合成橡膠品種的增加、硫化方法和硫化劑研究的深入，人們發現有許多非硫化合物也具有硫化作用。因此，該術語已發展成為壹個具有延伸意義的工業術語。硫化後的橡膠改變了其固有的低強度、低彈性、冷硬熱粘、易老化等缺陷，耐磨性、耐溶解性、耐熱性等得到顯著提高，擴大了應用範圍。 概述 橡膠大分子在加熱下與交聯劑硫發生化學反應，交聯成三維網狀結構的過程。硫化後的橡膠稱為硫化橡膠。硫化是橡膠加工的最後壹道工序，其結果是具有實用價值的定型橡膠制品。在橡膠網狀結構中，硫交聯鍵（其中硫原子數 n≥1；而未交聯硫原子數為 S x 或 S y）的密度，決定了橡膠的硫化程度。後者在加工實踐中通過橡膠的宏觀物理和機械性能或橡膠粘度的變化來判斷。化學硫化是橡膠工業中最常用的硫化方法，分為常溫硫化和加熱硫化，加熱硫化是橡膠制品的主要生產方法。硫化後，橡膠的物理機械性能明顯改善，強度、彈性、拉伸模量增加，塑性變形減小，成為不溶性彈性體（只有有限的溶脹）。除硫黃外，過氧化物、脂肪胺或芳香胺、磺酸鹽、芳香族二元醇和季鏻（銨）鹽等化合物也可用作硫化劑。 影響硫化過程的主要因素是硫劑量、硫化溫度和硫化時間。硫劑量。用量越大，硫化速度越快，硫化程度越高。硫磺在橡膠中的溶解度有限，過量的硫磺會從橡膠表面析出，俗稱 "噴硫"。為了減少噴硫現象，要求在盡可能低的溫度下添加硫磺，或至少低於硫磺的熔點。根據橡膠制品的使用要求，硫磺在軟橡膠中的用量壹般不超過 3%，半硬質橡膠中的用量壹般為 20%左右，硬質橡膠中的用量可高達 40%以上。硫化溫度。如果溫度高 10 ℃，硫化時間會縮短壹半左右。由於橡膠是不良導熱體，產品的硫化過程因其各部分的溫度不同而不同。為確保硫化程度相對均勻，厚橡膠制品壹般采用逐步升溫、低溫和長時間硫化的方法。硫化時間。這是硫化過程中的壹個重要環節。時間太短，硫化程度不夠（又稱欠硫）。時間過長，硫化程度過高（通常稱為硫化過度）。只有適當的硫化程度（俗稱正硫化），才能確保最佳的綜合性能。硫化條件 硫化過程可分為四個階段，每個階段都有自己的特點。通過膠料定伸強度測量（或硫化儀）可以看出，整個硫化過程可分為硫化誘導、預硫化、正硫化和過硫化（在天然橡膠情況下硫化恢復原狀）四個階段。 硫化時間 - 恒定拉伸強度 在誘導期（焦燒時間），交聯尚未開始，橡膠具有良好的流動性。這壹階段決定了橡膠的焦燒性和加工安全性。該階段結束時，橡膠開始交聯並失去流動性。硫化誘導期的長短與橡膠本身的性質有關，但主要取決於所使用的添加劑，如延遲促進劑可獲得較長的燃燒時間，並具有較高的加工安全性。硫化誘導期之後是預硫化階段，具有壹定的交聯速度。預硫化期的交聯度較低，即使到了硫化後期橡膠的撕裂強度、彈性也達不到預期水平，但其撕裂和動態斷裂性能要優於相應的正硫化。硫化過程中橡膠分子的變化達到正硫化階段後，硫化膠的物理性能達到或接近最佳點，或達到性能的綜合平衡。過了正硫化階段（硫化平坦區），即過硫化階段，有兩種情況：天然橡膠出現 "返老還童 "現象（定伸強度下降），大部分合成橡膠（丁基橡膠除外）定伸強度繼續增加。對於任何橡膠而言，硫化不僅是產生交聯，還會因熱量等因素的作用而產生連鏈和分子鏈斷裂。這種現象在整個硫化過程中持續存在。在過硫化階段，如果交聯仍占主導地位，則橡膠將變硬，恒定拉伸強度將繼續上升，反之，橡膠將變軟，即恢復原狀 硫化方法 根據硫化條件可分為三類：冷硫化、常溫硫化和熱硫化。冷硫化可用於薄膜制品的硫化，將制品浸漬在含 2%~5% 氯化硫的二硫化碳溶液中，然後清洗、幹燥。常溫硫化，硫化過程在常溫常壓下進行，如用常溫硫化膠漿（混膠溶液）進行自行車內胎接頭、修補等。加熱硫化是橡膠制品硫化的主要方法。根據硫化介質和硫化方式的不同，熱硫化可分為直接硫化、間接硫化和混合氣體硫化三種方法。直接硫化，制品直接進入熱水或蒸汽介質中硫化。間接硫化，制品置於熱空氣中硫化，這種方法壹般用於壹些對外觀要求嚴格的制品，如膠鞋。混合空氣硫化，先進行空氣硫化，然後改用蒸汽直接硫化。這種方法既克服了蒸汽硫化影響制品外觀的缺點，又克服了熱空氣傳熱慢導致硫化時間長、易老化的缺點。上述硫化方法都是間歇式生產，壹些長度不受限制的橡膠制品可以連續硫化，如鹽浴硫化壓制品、沸騰床硫化、微波或高頻硫化、滾筒硫化機硫化膠布和膠板等。除硫化外，橡膠制品還可采用無硫硫化、高能射線硫化等，但其應用面均有限。 設備 平板硫化機 國內主要硫化設備主要有平板硫化機、傳統圓模圓筒硫化機、新型圓模硫化機、國際先進的滾筒硫化機等設備；我國國內主要采用平板硫化機和傳統圓模圓筒硫化機。2006 年，桂林橡膠機械廠研制的 1725 液壓硫化機通過了廣西壯族自治區科技廳組織的鑒定。鑒定委員會壹致認為，該產品填補了國內空白，產品性能達到國際先進水平，是硫化高檔載重子午線輪胎的理想設備，在國際市場上具有較強的競爭力。該產品具有以下特點：機架受力合理，每個硫化室都有獨立的機架承受夾緊力；剛性好，上橫梁和底座變形小；中心機構設計新穎，具有獨創性，裝卸胎機械手自動找正，提高了定位精度；硫化室結構新穎，采用下蒸汽室包容上蒸汽室的結構，改變了傳統的密封形式，提高了密封效果、使用壽命和安全性；下蒸汽室將用於高等級子午線輪胎的硫化，提高了密封效果、使用壽命和安全性。提高了密封效果、使用壽命和安全性；下蒸汽室設置活模塊，提高了模具的使用壽命和安全性，便於模具的清洗；液壓系統所有元件均采用先進可靠的元件，運行平穩；電氣系統采用國際先進的控制元件，通過線性位移傳感器控制模具的開合位置、機械手的升降位置、機器中心機構上環的升降位置，確保了定位的準確性和可靠性。采用國際先進的光柵安全監控技術，確保操作人員的安全。產品通過歐盟 "CE "認證，硫化室通過歐盟壓力容器認證。 單體硫化機 硫化促進劑 硫化促進劑是壹類能加快硫化反應速度、縮短硫化時間、降低硫化溫度、減少硫化劑用量，並能增強或改善硫化膠物理機械性能的助劑。根據其性質和化學成分可分為無機促進劑和有機促進劑兩大類。無機促進劑使用最早，但由於促進效果小，硫化膠性能差。現在基本被有機促進劑取代。隨著合成橡膠品種和用途的不斷發展，現有促進劑名稱繁雜，根據促進劑的化學結構通常分為噻唑類、秋蘭姆類、磺酰胺類、胍類、二硫代氨基甲酸酯類、醛胺類、黃原酸鹽類和硫脲類。含有仲胺基團的傳統促進劑，如 NOBS、DIBS、TNTD、TETD 等被認為對健康有潛在危害，因此尋找這些促進劑的替代品或開發不含亞硝胺的促進劑受到了國際社會的廣泛關註。美國 Wheatley Solid 公司推出的新型促進劑 N-叔丁基-2-雙苯並噻唑亞磺酰胺是含有仲胺基團的傳統促進劑的最佳替代品。 過氧化物硫化 工業上使用的硫化體系主要是過氧化物（2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基過氧）己烷、DCP 等），其硫化機理主要分為：（1）過氧化物分解成兩個活性自由基；（2）生成的活性自由基攻擊橡膠鏈上的活性氫原子或不飽和雙鍵；（3）兩個活性橡膠鏈碰撞生成交聯網絡。橡膠的硫化程度與過氧化物的分解程度和速度有關。比較了 DCP、3,3,5,7,7-五甲基-1,2,4-三氧己烷（PMTO）和過氧化氫脲（CHP）等三種不同半衰期的過氧化物硫化劑對 PDMS/PA12 熱塑性硫化橡膠機械性能的影響，結果表明：在 190 ℃ 的加工溫度下，PMTO 是最佳硫化劑。這主要是由於 PMTO 的半衰期較長，可以充分硫化矽橡膠，獲得高硫化度的熱塑性硫化彈性體橡膠。Mani 等人發現，在以 DCP 為硫化劑的 PDMS/PA12 熱塑性彈性體的動態硫化過程中，加入四甲基哌啶氧化物（TEMPO）可延長硫化時間，使矽橡膠充分硫化並均勻分散在 PA12 中。在此過程中，TEMPO 實際上充當了聚合阻斷劑的角色，主要是與生成聚合物的活性自由基生成接枝**** 聚合物，防止聚合物活性自由基之間發生碰撞而形成網絡結構。