橡膠硫化是橡膠制品生產(chǎn)過程中不可或缺的一道工序，也是橡膠性能發(fā)生根本性改變的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。硫化過程通過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，使橡膠由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)，從而獲得優(yōu)良的物理機(jī)械性能、耐熱性、耐溶劑性和耐腐蝕性能，顯著提升橡膠制品的使用價值和應(yīng)用范圍。本文將詳細(xì)解析橡膠硫化各階段的特點。

一、硫化階段概述

橡膠硫化是一個化學(xué)交聯(lián)過程，通過加熱或加入硫化劑，使橡膠分子鏈之間形成穩(wěn)定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。硫化過程大致可分為四個階段：焦燒階段、熱硫化階段（預(yù)硫階段）、平坦硫化階段（正硫化階段）和過硫化階段。每個階段都有其獨特的特點和重要性。

二、焦燒階段

焦燒階段是硫化過程的起始階段，也稱為硫化誘導(dǎo)期。在這個階段，交聯(lián)尚未開始，膠料在模腔內(nèi)具有良好的流動性。焦燒時間的長短直接影響膠料的焦燒性能和加工安全性。焦燒時間受硫化促進(jìn)劑、膠料本身的熱歷史以及加工條件等多種因素影響。為了獲得較長的焦燒時間，配方中常使用遲效性促進(jìn)劑，并在混煉、停放和成型過程中保持低溫，以減少操作焦燒時間。

三、熱硫化階段（預(yù)硫階段）

熱硫化階段緊隨焦燒階段之后，是交聯(lián)反應(yīng)開始的階段。在這一階段，橡膠的交聯(lián)以一定速度進(jìn)行，但交聯(lián)度較低，性能尚未達(dá)到預(yù)期要求。然而，此時橡膠的抗撕性和耐磨性已優(yōu)于未硫化膠料。熱硫化的速度和時間取決于膠料配方和硫化溫度。在此階段，交聯(lián)反應(yīng)逐漸進(jìn)行，為接下來的平坦硫化階段打下基礎(chǔ)。

四、平坦硫化階段（正硫化階段）

平坦硫化階段是硫化過程中的關(guān)鍵階段，也是橡膠制品性能達(dá)到最佳值的階段。在這一階段，交聯(lián)反應(yīng)已趨于完成，橡膠制品的綜合物理機(jī)械性能（如彈性、扯斷強(qiáng)度、定伸強(qiáng)度等）達(dá)到或接近最佳值。此階段也稱為正硫化階段或最宜硫化階段。正硫化時間的選取對于確保橡膠制品的性能至關(guān)重要，通常選取拉伸強(qiáng)度達(dá)到最高值略前的時間作為工藝正硫化時間。

五、過硫化階段

過硫化階段是硫化過程的最后階段，也是橡膠性能可能發(fā)生變化或下降的階段。在這一階段，不同的橡膠表現(xiàn)不同。天然橡膠由于氧化斷鏈反應(yīng)程度較強(qiáng)，其各項物理機(jī)械性能可能下降；而大部分合成橡膠（如SBR、NBR）則可能保持性能恒定或略有上升。過硫化的早晚及硫化平坦期的寬窄取決于配方和溫度等因素。

六、硫化過程中的性能變化

1.力學(xué)性能：隨著硫化程度的提高，橡膠的彈性、扯斷強(qiáng)度、定伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和硬度均顯著提高，而伸長率、壓縮永久變形和疲勞生熱則相應(yīng)降低。

2.物理性能：硫化后，橡膠的透氣率、透水率降低，不能溶解于溶劑中，只能溶脹。同時，橡膠的耐熱性顯著提高，使用溫度范圍擴(kuò)大。

3.化學(xué)穩(wěn)定性：交聯(lián)反應(yīng)使橡膠中的化學(xué)活性基團(tuán)或原子減少，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)阻礙了低分子的擴(kuò)散，從而提高了橡膠的化學(xué)穩(wěn)定性。

七、總結(jié)

橡膠硫化是橡膠制品生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過硫化過程，橡膠由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)，獲得了優(yōu)良的物理機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。了解硫化各階段的特點和性能變化，對于優(yōu)化硫化工藝、提高橡膠制品質(zhì)量具有重要意義。橡膠技術(shù)人員應(yīng)密切關(guān)注硫化過程中的各個環(huán)節(jié)，通過不斷調(diào)整配方和加工工藝，以滿足產(chǎn)品設(shè)計的各項要求。

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