硫化是橡膠加工中極為關(guān)鍵的步驟之一，而硫磺硫化則是最廣泛應(yīng)用的硫化方法。硫磺硫化通過(guò)硫與橡膠分子之間的化學(xué)反應(yīng)，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，使橡膠從黏性高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袃?yōu)良力學(xué)性能的彈性體。本文將深入探討硫磺硫化的機(jī)理、影響因素、優(yōu)缺點(diǎn)等方面。唇形密封圈橡膠硅膠材料

 

一、硫磺硫化的機(jī)理

 

硫磺硫化的核心在于橡膠分子之間形成交聯(lián)鍵，整個(gè)過(guò)程主要分為以下三個(gè)階段：

 

（一）誘導(dǎo)期

 

在特定溫度下，硫磺逐漸溶解并開(kāi)始分解。其分解程度受溫度、硫化促進(jìn)劑和活性劑的影響。未分解的硫磺以固體或溶解態(tài)存在，而分解出的硫原子則逐漸向橡膠分子靠近。軍用橡膠產(chǎn)品

 

（二）交聯(lián)形成期

 

橡膠分子鏈上的活性氫（主要來(lái)自雙鍵α-位的氫原子）被硫原子攻擊，形成自由基或離子中間體。隨后，硫橋（S-S鍵）在不同分子鏈之間形成，建立起橡膠的三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)。硫化促進(jìn)劑（如噻唑類、次磺酰胺類）可加速這一反應(yīng)，提高交聯(lián)效率，減少游離硫含量，使硫化產(chǎn)物更穩(wěn)定。防水連接器硅橡膠封線體作用

 

（三）交聯(lián)穩(wěn)定期

 

隨著硫化時(shí)間延長(zhǎng)，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)逐漸穩(wěn)定，形成單硫（C-S-C）、二硫（C-S-S-C）和多硫（C-S?-C，?>2）鍵。不同類型的硫橋?qū)ο鹉z最終性能的影響顯著：

 

單硫鍵（C-S-C）：熱穩(wěn)定性和抗老化性較好，但柔韌性較差。橡膠劑產(chǎn)品

 

二硫鍵（C-S-S-C）：綜合性能優(yōu)良，兼具耐熱性和動(dòng)態(tài)疲勞性能。

 

多硫鍵（C-S?-C）：橡膠柔軟性好，但耐熱性和抗老化性能較差。衛(wèi)橡膠件制造

 

二、硫磺硫化的影響因素

 

（一）硫磺用量

 

硫磺用量直接影響交聯(lián)密度和硫橋結(jié)構(gòu)，一般控制在0.5～3.5 phr（每百份橡膠的質(zhì)量比），硬質(zhì)橡膠除外。不同用量的影響如下：

 

低硫用量（<1.5 phr）：主要形成單硫和二硫鍵，提高耐熱性和耐老化性，但彈性略差。新能源產(chǎn)業(yè)橡膠硅膠配件名稱

 

高硫用量（>2.5 phr）：增加多硫鍵比例，提高初始彈性和柔韌性，但耐熱性下降，易發(fā)生返原（Reversion）。

 

（二）硫化溫度

 

硫化溫度對(duì)硫化速率和交聯(lián)結(jié)構(gòu)影響顯著，常用溫度范圍為140～180℃。不同溫度的影響如下：

 

較低溫度（<150℃）：硫化時(shí)間長(zhǎng)，生成較多多硫鍵，柔軟性好但耐熱性差。

 

較高溫度（>170℃）：促進(jìn)單硫和二硫鍵形成，提高耐熱性，但硫化速率過(guò)快可能導(dǎo)致橡膠焦燒（Scorch）。廚房衛(wèi)浴電器橡膠硅膠配件名稱圖解

 

（三）硫化促進(jìn)體系

 

不同類型的硫化促進(jìn)劑對(duì)硫化過(guò)程有顯著影響：

 

噻唑類（MBT, MBTS）：提高硫化速率，適用于常規(guī)硫化體系。專業(yè)定制廚房衛(wèi)浴電器橡膠硅膠配件廠家

 

次磺酰胺類（CBS, TBBS）：焦燒安全性高，適用于高溫硫化。

 

秋蘭姆類（TMTD, TETD）：可作為二次促進(jìn)劑，加速硫化并減少游離硫含量。橡膠密封圈標(biāo)準(zhǔn)

 

（四）活性劑

 

氧化鋅（ZnO）和硬脂酸（SA）是常用的活性劑，能夠提高促進(jìn)劑活性，提高交聯(lián)效率。ZnO用量通常為3～5 phr，硬脂酸為1～2 phr。

 

三、硫磺硫化的優(yōu)點(diǎn)

 

成本低，適用范圍廣

 

硫磺價(jià)格低廉，適用于大多數(shù)通用橡膠（如NR、SBR、BR、NBR等），是橡膠工業(yè)的首選硫化體系。橡膠擠出產(chǎn)品

 

綜合性能優(yōu)異

 

硫磺硫化的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)能夠提供優(yōu)良的力學(xué)性能（高強(qiáng)度、高彈性）、耐磨性、耐撕裂性和動(dòng)態(tài)疲勞性能，特別適用于輪胎、輸送帶等耐疲勞性要求高的橡膠制品。氣缸密封橡膠硅膠材料

 

可調(diào)控性強(qiáng)

 

通過(guò)調(diào)整硫磺用量、硫化促進(jìn)劑類型和硫化溫度，可獲得不同性能的橡膠制品。例如：

 

低硫體系（硫磺<1.5 phr）：提高耐熱性和耐老化性，適用于高溫應(yīng)用（如耐熱輸送帶）。密封硅橡膠硅膠材料特性

 

高硫體系（硫磺>2.5 phr）：提高柔軟性和彈性，適用于減震和密封材料（如橡膠密封圈）。

 

動(dòng)態(tài)性能良好

 

硫磺硫化膠在動(dòng)態(tài)條件下表現(xiàn)出良好的抗疲勞性，適用于需要長(zhǎng)時(shí)間受動(dòng)態(tài)載荷作用的橡膠制品，如輪胎、傳動(dòng)帶等。

 

四、硫磺硫化的缺點(diǎn)

 

硫化返原現(xiàn)象

 

在高溫或長(zhǎng)時(shí)間硫化后，多硫鍵可能發(fā)生斷裂，導(dǎo)致交聯(lián)密度降低，力學(xué)性能下降，尤其在天然橡膠（NR）中更為明顯。解決方案包括：

 

采用半有效硫化體系（Semi-EV）或有效硫化體系（EV），減少多硫鍵形成。密封橡膠硅膠材料種類

 

增加抗熱氧老化劑（如RD, 4010NA），減少高溫降解。

 

耐熱性較差

 

硫橋的熱穩(wěn)定性較低，尤其是多硫鍵（C-S?-C）在150℃以上容易斷裂，導(dǎo)致材料性能下降。因此，硫磺硫化的橡膠通常不適用于高溫長(zhǎng)期使用環(huán)境。

 

耐化學(xué)性較差

 

硫磺硫化膠對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、氧化劑和溶劑的耐受性較差，化學(xué)介質(zhì)容易破壞硫鍵結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致橡膠性能下降。

 

硫化速度較慢

 

相比過(guò)氧化物硫化體系，硫磺硫化通常需要較長(zhǎng)的硫化時(shí)間（數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)），影響生產(chǎn)效率。

 

總結(jié)

 

硫磺硫化是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用且性能均衡的硫化方式，廣泛應(yīng)用于輪胎、密封件、輸送帶等領(lǐng)域。然而，其耐熱性和耐化學(xué)性較差，在高溫應(yīng)用場(chǎng)景下可能需要改進(jìn)方案，如采用過(guò)氧化物硫化或混合硫化體系（如EV體系）。通過(guò)優(yōu)化配方，可在不同應(yīng)用需求下最大化發(fā)揮硫磺硫化的優(yōu)勢(shì)。汽車連接器精密硅橡膠零配件定制廠家

 

 

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