確定標(biāo)準(zhǔn)試片硫化時(shí)間和溫度

1、確定標(biāo)準(zhǔn)試片硫化時(shí)間和溫度完成主要工作任務(wù)：任務(wù)一、分析影響標(biāo)準(zhǔn)試片硫化的因素任務(wù)二、確定標(biāo)準(zhǔn)試片的硫化時(shí)間涉及主要內(nèi)容：硫化概念、實(shí)質(zhì)、作用；影響標(biāo)準(zhǔn)試片硫化因素；硫化時(shí)間確實(shí)定方法等；復(fù)習(xí)回憶1、理論正硫化時(shí)間確實(shí)定是以膠料交聯(lián)密度到達(dá)最大為依據(jù)的。 2、硫化三要素是指 、 和 ；3、以下測定方法能測得理論正硫化時(shí)間的是 ；A、游離硫法 B、溶脹法 C、門尼粘度法 D、300%定伸應(yīng)力法4、門尼粘度儀測定T5為1min，T35為2.5min，那么正硫化時(shí)間為 min。5、硫化標(biāo)準(zhǔn)試片時(shí)時(shí)間為5min，那么硫化成品厚度為11mm的需用時(shí)間為 min；6、如何從硫化儀測定的硫化曲線中手動(dòng)計(jì)算出

2、t10、t90。7、指出圖中A、A1、A2，B，C，D所表示含義。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。課前測驗(yàn)?zāi)称髽I(yè)研發(fā)局部別以NR、SBR、EPDM為基體材料進(jìn)行了相關(guān)制品的配方設(shè)計(jì)，現(xiàn)為了測試性能，需要硫化出標(biāo)準(zhǔn)試樣片。分組討論并制定出標(biāo)準(zhǔn)樣片的硫化方案。任務(wù)布置-下達(dá)任務(wù)書任務(wù)布置及解析完成工作任務(wù)二、確定標(biāo)準(zhǔn)試樣的硫化溫度任務(wù)解析：1、確定各標(biāo)準(zhǔn)試片的硫化溫度；涉及：影響硫化溫度設(shè)定的因素；2、分析硫化溫度與時(shí)間的關(guān)系；涉及：硫化溫度與時(shí)間間的相互調(diào)整；教學(xué)目標(biāo)達(dá)到目標(biāo)能力目標(biāo)能根據(jù)硫化溫度與時(shí)間之間關(guān)系進(jìn)行相互

3、間的調(diào)整；知識(shí)目標(biāo)了解常用生膠所采用的硫化溫度；理解硫化時(shí)間與溫度之間的關(guān)系；掌握影響硫化溫度設(shè)定的因素；素質(zhì)目標(biāo)像配方各組分一樣“各司其職”、“協(xié)作配合”；某企業(yè)研發(fā)局部別以NR、SBR、EPDM為基體材料進(jìn)行了相關(guān)制品的配方設(shè)計(jì)，現(xiàn)為了測試性能，需要硫化出標(biāo)準(zhǔn)測試試樣。分組討論并初步設(shè)定各標(biāo)準(zhǔn)樣片的硫化溫度。A、設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)試樣片的硫化溫度完成內(nèi)容涉及：1分析影響硫化溫度設(shè)定的因素；2基于分析和具體類型，確定硫化溫度；討論總結(jié)1、溫度的重要性溫度是橡膠發(fā)生硫化反響的根本條件，直接影響硫化速度和產(chǎn)品質(zhì)量；溫度高、硫速快、效率高、易生成較多的低硫鍵；溫度低，硫速慢，效率低，易生成較多的多硫鍵。啟發(fā)

4、：假設(shè)要制得強(qiáng)度較高的制品，該如何設(shè)置硫化溫度？討論總結(jié)2、設(shè)定溫度需考慮的方面：制品的類型；膠種；硫化體系；其它。 制品的類型為保證多部件制品及厚壁制品的均勻硫化，配方設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮硫化平坦性，硫化溫度上也應(yīng)低一些或采取逐步升溫的方法；對(duì)結(jié)構(gòu)簡單的薄壁制品，硫化溫度可高一些。通常，厚壁制品以不高于140150為宜，薄壁制品掌握在160以下。橡膠是一種熱的不良導(dǎo)體，硫化過程中，膠料受熱升溫慢，尤其難以使厚制品膠料內(nèi)外溫度均勻一致，而造成制品內(nèi)部處于欠硫或恰好正硫時(shí)，外表已經(jīng)過硫，且硫化溫度越高，過硫程度越大。 制品的類型在軟質(zhì)膠中，硫黃用量少、熱效應(yīng)較小，對(duì)硫化影響不大；在硫用量很高的硬質(zhì)膠

5、中，熱效應(yīng)較大，又因橡膠導(dǎo)熱性差而難以使大量的生成熱傳遞擴(kuò)散，造成體系內(nèi)部生熱高，從而發(fā)生助劑揮發(fā)、橡膠裂解等現(xiàn)象，使制品產(chǎn)生氣泡，甚至爆炸；所以硬質(zhì)橡膠一般都采用134以下的硫化溫度，以減緩反響熱的生成速度，從而保證硫化工藝的平安、順利進(jìn)行。生膠與硫黃的化學(xué)反響是一個(gè)放熱反響過程；實(shí)驗(yàn)說明，184下硫化時(shí)，含4份硫磺的膠料其反響熱為41.87Jg；這種生成熱隨結(jié)合硫黃的增加而增大，當(dāng)硫黃用量為32份時(shí)，可生成1851J/g的熱量。 制品的類型對(duì)于橡膠空心及海綿制品，應(yīng)考慮到硫化的同時(shí)，還伴隨有發(fā)泡反響。不同的發(fā)泡體系有不同的適宜發(fā)泡溫度，要求硫化溫度與發(fā)泡溫度相適應(yīng)(以硫化溫度稍高于發(fā)泡劑分

6、解溫度為宜)，否那么將導(dǎo)致發(fā)泡反響不能順利進(jìn)行，海綿起發(fā)率過低或過高。含紡織纖維材料的復(fù)合部件；紡織纖維-耐熱性能較差，溫度過高發(fā)硬發(fā)脆，斷鏈破壞；凡含紡織纖維材料復(fù)合部件的制品及膠布制品，硫化溫度都不應(yīng)高于130140。 膠種橡膠為有機(jī)高分子材料，高溫易引起橡膠分子鏈的裂解破壞，乃至發(fā)生交聯(lián)鍵的斷裂，即硫化返原現(xiàn)象，而導(dǎo)致硫化膠的強(qiáng)伸性能下降，其中NR和CR最為顯著。綜合考慮橡膠的耐熱性和硫化返原現(xiàn)象，各種橡膠的適宜硫化溫度范圍一般為：NR最好在143以下，最高不能超過160，否那么硫化返原現(xiàn)象會(huì)十分嚴(yán)重；BR、IR和CR最好在151以下，最高不能超過170；SBR、NBR可采用150以上，

7、最高不超過190；IIR和EPDM可采用160180、最高不超過200；Q和FPM可采用200、220高溫長時(shí)間二次硫化。近年來，隨著通用橡膠新型硫化體系的研究，可以使通用橡膠在更高的溫度(170180或以上)下快速硫化，而不產(chǎn)生硫化返原現(xiàn)象。 硫化體系根據(jù)配方中的硫化體系相應(yīng)地選擇適宜的硫化溫度。通常，CV硫化體系溫度大體在130158C左右；EV、SEV硫化體系的硫化溫度一般掌握在160165左右；過氧化物及樹脂等非硫硫化體系的硫化溫度以170180左右為宜。根據(jù)所選促進(jìn)劑的活性溫度和制品的物理機(jī)械性能指標(biāo)來確定。當(dāng)促進(jìn)劑的活性溫度較低或制品要求高強(qiáng)伸性、較低的定伸應(yīng)力和硬度時(shí)，硫化溫度可

8、低些(有利生成較高比例的多硫交聯(lián)鍵)；當(dāng)促進(jìn)劑的活性溫度較高或制品要求高定伸應(yīng)力和硬度，低伸長率時(shí)，硫化溫度宜高些(有利生成較高比例的低硫交聯(lián)鍵)。 其他因素除上述討論的主要影響因素外，有時(shí)還有一些特殊情況如：采用鹽浴硫化方法時(shí)，其硫化溫度必須在金屬鹽的熔點(diǎn)(142)以上，而金屬鹽的沸點(diǎn)(500)，那么限制硫化溫度的最高選擇界限；如：配方中含有某些低沸點(diǎn)配合劑時(shí)，那么硫化溫度要低于這些配合劑的沸點(diǎn)，否那么，將會(huì)造成配合劑的氣化逸出使制品起鼓或呈海綿狀；如：對(duì)橡塑并用的制品，硫化溫度必須高于所用樹脂的軟化點(diǎn)，以使并用膠料在硫化溫度下具有良好的流動(dòng)性和充模性，從而獲得符合結(jié)構(gòu)需求和外觀輪廓清晰、飽

9、滿的模制品。思考：過高提高硫化溫度造成影響？引起橡膠分子鏈的裂解和發(fā)生硫化返原現(xiàn)象尤其是NR，導(dǎo)致物理機(jī)械性能下降；會(huì)使橡膠制品中的紡織物強(qiáng)度降低，影響制品的綜合性能；導(dǎo)致膠料的焦燒時(shí)間縮短，減少了流動(dòng)充模時(shí)間，易造成制品局部缺膠；增加厚制品內(nèi)外溫差，硫化程度不一致。對(duì)于NR、SBR、EPDM標(biāo)準(zhǔn)試樣適宜的硫化溫度分別為：NR143；SBR160；EPDM170。討論總結(jié)啟發(fā)：1試樣150下硫化時(shí)間為10min，那么160下硫化時(shí)間為多少？等效硫化時(shí)間2試樣硫化溫度為170，能否通過逐步升溫方法到達(dá)相同的硫化程度？等硫化程度3對(duì)于某一個(gè)硫化條件，如何判斷是否到達(dá)了正硫化？討論總結(jié)-硫化溫度與時(shí)

10、間關(guān)系討論總結(jié)1通過范特霍夫方程計(jì)算等效硫化時(shí)間等效硫化時(shí)間是指在不同的硫化溫度下，經(jīng)硫化獲得相同的硫化程度所需要的時(shí)間。硫化溫度和硫化時(shí)間的關(guān)系可用下式表示：式中 1溫度為t1的正硫化時(shí)間，min； 2溫度為t2的正硫化時(shí)間，min； K硫化溫度系數(shù)。硫化溫度系數(shù)的意義是，橡膠在特定的硫化溫度下獲得一定性能的硫化時(shí)間與溫度相差10時(shí)獲得同樣性能所需的硫化時(shí)間之比。通常K值在1.82.5之間變化。同種膠料，可在不同的硫化溫度下硫化，但必須到達(dá)相同的硫化程度。衡量膠料硫化程度深淺的尺度硫化效應(yīng)E。它等于硫化強(qiáng)度與硫化時(shí)間的乘積；E=I I-硫化強(qiáng)度；-硫化時(shí)間，min。討論總結(jié)I-硫化強(qiáng)度；指膠

11、料在一定的溫度下，單位時(shí)間所到達(dá)的硫化程度或膠料在一定溫度下的硫化速度；取決于膠料的硫化溫度系數(shù)和硫化溫度；討論總結(jié)某膠料的硫化溫度系數(shù)為2.17，當(dāng)141時(shí)正硫化時(shí)間為68min，求135下的硫化時(shí)間。解：設(shè)硫化溫度為141時(shí)的硫化效應(yīng)為E1硫化溫度為135時(shí)的硫化效應(yīng)為E2令E1=E2典型案例1分析：min某制品原硫化條件為14060min，在140下硫化20min后，因氣壓缺乏，溫度只能到達(dá)130，問硫化時(shí)間應(yīng)如何調(diào)整?(K=2)典型案例2分析：一膠軸制品，正硫化條件為140240min，因一次硫化易出現(xiàn)質(zhì)量問題，故改為逐步升溫硫化。第一段為120120min，第二段為130120min

12、，第三段到達(dá)140，問需要多長時(shí)間才能到達(dá)原有的硫化程度?(K=2)典型案例3分析：例4:某制品的膠料試片的硫化平坦范圍為13020120min，假設(shè)成品的硫化條件為15010min，是否合理？K=2典型案例4分析：討論總結(jié)-厚制品硫化條件確實(shí)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=I0+In/2+I1+I2+In-1式中 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。例

13、：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：=5min；I0=0.0078；I1=0.0156；In=16E=50.0078+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適宜的，否那么要重新調(diào)整，直至適宜為止。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E=E/It式中 E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2080min，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？解：設(shè)T1 = 143，t1 = 20min時(shí)的硫化效應(yīng)為E??；T2