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橡胶制品的硫化时间及正硫化时间的确定方法

1. 定义

1.1 橡胶制品硫化时间

       在一定的温度、模压下，为了使胶料从塑性变成弹性，且达到交联密度大化，物理机械性能化所用的时间叫橡胶制品硫化时间。通常不含操作过程的辅助时间。

      硫化时间是和硫化温度密切相关的，在硫化过程中，硫化胶的各项物理、力学性能达到或接近点时，此种硫化程度称为正硫化或宜硫化。在一定温度下达到正硫化所需的硫化时间称为正硫化时间，一定的硫化温度对应有一定的正硫化时间。当胶料配方和硫化温度一定时，硫化时间决定硫化程度，不同大小和壁厚的橡胶制品通过控制硫化时间来控制硫化程度，通常制品的尺寸越大或越厚，所需硫化的时间越长。

2. 硫化时间的设定方法

2.1 正硫化时间的测试

胶料正硫化时间的测试方法有：

2.1.1 物理 -化学法（包括游离硫测定法和溶胀法）；

2.1.2  物理 - 力学性能测定法（包括定伸应力法、拉伸强度法、定伸强度法、抗张积法、压缩变形法、综合取值法等）；

2.1.3 仪器法（包括门尼粘度法、硫化仪法）等。

  目前常用的是硫化仪法。通过硫化仪测试，可以得到胶料的正硫化时间。

2.2 制品硫化时间的确定

2.2.1  若制品厚度为 6mm 或小于 6mm ，并且，胶料的成形工艺条件可以认为是均匀受热状态，那么，制品的硫化时间与硫化曲线中所测得的正硫化时间相同（温度一致的情况下，即加硫温度使用硫化仪测试的温度）；

2.2.2  若制品壁厚大于 6mm ，每增加 1mm 的厚度，则测试的正硫化时间增加 1min ，这是一个经验数据。例如，一橡胶制品，其厚度为 22mm ，试片测试的正硫化时间为6min （温度设定为 150 ℃），那么，在 150℃硫化时，该制品的硫化时间为 6+（22-6）×1=22min。这时间不包括操作过程的辅助时间。

3. 二段加硫时间设定

3.1 定义

为了达到合理的制造工艺和合理成本，把橡胶硫化分为一段、二段两个过程来完成的工艺方法，其第二段的工艺就是所谓的二段加硫。一段硫化主要是使制品得到定形，然后将未100% 正硫化状态而得到定形的制品集中起来进行二段硫化。这样，提升了一段硫化的效率，二段硫化的集中处理，也提升了效率，节省了能源。

3.2 二段硫化时间的设定

除合理成本考量，对于特种橡胶如 Silicone 胶、 FKM 橡胶，其正硫化过程的时间较长，正常工艺均采用二段硫化。

以下是一些经验数据：

NR，一般不采用二段加硫。因其非常容易产生硫化返原现象。如需要建议在 10 0℃以内，2 小时左右；

SBR，BR一般采用 100-120 ℃， 1-2 小时；

NBR，EPDM（硫磺硫化）一般采用 140-150 ℃ 2-4 小时；

EPDM (过氧 ) 一般采用 150-160 ℃ 2-4 小时；

Silicone 一般采用 200-230 4-8 小时；

FKM一般采用 200-230 8-12 小时。

橡胶正硫化时间的确定

    正硫化又称硫化， 是指硫化过程中胶料综合性能达到的阶段。正硫化点（也称正硫化时间），是指达到正硫化所需的短时间。

      橡胶工业中测定正硫化点（正硫化时间）的方法很多。在工艺上常用的测定方法可分为物理 - 化学法、物理机械性能法和仪器法三大类。

物理化学法可分为：

1 、游离硫测定法

     此法是分别测定各种不同硫化时间下试片中的游离硫量，然后绘出游离硫量 - 时间曲线， 从曲线上找出游离硫量小值所对应的时间为正硫化时间。此法简单方便，但由于反应并非全部构成有效交联键（如分子间的硫环等），因此所得结果误差大，而且不适于非硫黄硫化的胶料，仅适于硫黄交联的天然胶。

2、溶胀法（膨润试验法）

      此法是将不同硫化时间的试片，軎于适当的溶剂（如苯、汽油等）中，在恒温下经过一定时间达到溶胀平衡后，将试片取出称量，然后计算出溶胀率（溶胀增重率），并绘成溶胀曲线，

溶胀率（胀润率）的计算公式：

溶胀率＝（ G2－G1）÷G1×100%

式中： G1——试片溶胀前的质量， g；

G2 ——试片溶胀后的质量， g。

     对于天然胶，溶胀曲线呈 V字形（因为在过硫化情况下，由于复原的原因，溶胀率又复增大），曲线的低点为正硫化点。对于合成胶来说，曲线形状类似于渐近线，其转折点处为正硫化点。

    橡胶具有在溶剂中溶胀的特性，溶胀程度随交联度增大而减少，在充分交联时，将出现低值。

    溶胀法是*为测定正硫化的标准方法，由此法测定的正硫化点，为理论正硫化点。