★★★橡胶接头高端品牌!★★★
新闻中心News
联系我们Contact us
上海松江减震器集团有限公司
地 址 上海市嘉定区曹胜路699号
公司新闻
您的位置:橡胶接头 > 新闻中心 > 公司新闻 >

水循环橡胶避震喉:橡胶硫化压力、温度

责任编辑:橡胶接头 橡胶软接头 橡胶软连接 发布时间:2017-10-18 09:55 浏览次数:
一、硫化基本概念和工艺要素

硫化是橡胶制品生产的.后一个工艺过程。在这个过程中,胶料中的生胶与硫化剂发生化学发应,由线型结构的大分子交联成为立体的网状结构的大分子,使塑性状态的橡胶转变为弹性状态的橡胶制品,从而获得完善的物理性能和机械性能和化学性能,成为有使用价值的高分子材料。在工业生产中,这种交联反应是在一定温度,时间和压力条件下完成的,这些条件称为硫化条件。

1、 橡胶的硫化反应过程

诱导阶段,交联反应阶段,网状形成阶段。

2、 硫化历程图

烧焦阶段,热硫化阶段,平坦硫化阶段,过硫化阶段

3、 硫化压力

一般橡胶制品在硫化时要施以压力,目的在于:

1)     防止制品在硫化过程产生气泡,提高胶料的致密性。

2)     使胶料易于流动和充满模槽

3)     提高胶料与胶料的密着力

4)     有助于提高硫化的物理机械性能

硫化工艺

加压方式

压力Mpa

硫化工艺

加压方式

压力Mpa

汽车外胎硫化

水胎过热水加压

外模加压

2.2-4.8

15

注压硫化

注压机加压

120-150

模型制品硫化

平板加压

24.5

汽车内胎蒸汽硫化

胶管直接蒸汽硫化

蒸汽加压

蒸汽加压

0.5-0.7

0.3-0.5

传动带硫化

平板加压

0.9-1.6

胶鞋硫化

热空气加压

0.2-0.4

输送带硫化

平板加压

1.5-2.5

胶布直接蒸汽硫化

蒸汽加压

0.1-0.3

硫化加压的方式通常有下列几种:一是用液压泵通过平板硫化机把压力传递给模型,再由模型传递给胶料;二是硫化介质直接加压(如蒸汽加压);三是以压缩空气加压;四是由注压机注压等。

4、 硫化温度和硫化时间

硫化温度是橡胶发生硫化反应的基本条件,它直接影响硫化速度和产品质量。硫化温度高,硫化速度快,生产效率高。反之,硫化速度慢,生产效率低。硫化温度高低应取决于胶料配方,其中.重要的是取决于橡胶种类和硫化体系。但应注意的是,高温橡胶分子链裂解,至发生硫化返原现象,结果导致强伸性能下降,困此硫化温度不宜太高。温度是硫化三大要素之一,与所有化学反应一样,硫化反应随温度升高而加快,并且大体适用范.霍夫定律,即温度每上升8~10C(约相当于一个表压的蒸汽压力),其反应速度约增加一倍;或者说,反应时间约减少一半。随着室温硫化胶料的增加和高温硫化出现,硫化温度趋向两个.端。从提高硫化效率来说,应当认为硫化温度越高越好,但实际上不能无限提高硫化温度。.先受到橡胶导热性.小阻碍,对于厚制品来说,采用高温硫化很难使内外层胶料同时达到平坦范围;其次,各种橡胶的耐高温性能不一,有的橡胶经受不了高温的作用,如高温硫化天然橡胶时,溶于橡胶中的氧随温度提高而活性加大,引起强烈的氧化作用,破坏了橡胶的组织,降低了硫化胶的物理机械性能,.三,高温对橡胶制品中的纺织物有害为棉纤维布料超过期作废140时,强力下降,在240下加热四小时则完全破坏。

各种胶料.宜硫化温度范围

胶料类型

.宜硫化温度

胶料类型

.宜硫化温度

天然橡胶胶料

143

丁基橡胶胶料

170

丁苯橡胶胶料

150

三元乙丙胶料

160-180

异戊橡胶胶料

151

丁腈橡胶胶料

180

顺丁橡胶胶料

151

硅橡胶胶料

160

氯丁橡胶胶料

151

氟橡胶胶料

160

(1)用范.霍夫方程式计算等效硫化时间

t 1t 2=K*EXP((t2-t1)/10)

t1温度为t1时的硫化时间min

t 2温度为t2时的硫化时间min

K硫化温度系数(通常K=2)

(2)阿累尼乌斯方程计算等效硫化时间

In(t 1/t 2)=E*((t2-t1)/t1*t2)/R

t1温度为t1时的硫化时间min

t 2温度为t2时的硫化时间min

t1t2—硫化温度K

R—气体常数(R=8.3143J.mol-1.K-1

E—硫化反应活化能,由实验测得,kJ/mol

利用以上公式可算出不同温度下的等效硫化时间,据试验表明用阿累尼乌斯公式计算结果比范堆夫公式更准确。

二、硫化温度系数

硫化温度系数K是一个重要的硫化工艺参数。而且K值随胶料配方和硫化温度而变化,表2-5列出了几种胶料在不同温度下的K值。

 

 

胶料种类

温度范围℃

120-140

140-160

160-170

170-180

天然橡胶

1.70

1.6

——

——

丁苯橡胶-30A

1.5

1.5

1.95

2.3

氯丁橡胶

1.7

1.7

——

——

丁基橡胶

——

1.67

1.8

——

丁基橡胶-18

1.85

1.6

2.0

2.0

丁基橡胶-26

1.85

1.6

2.0

2.0

丁基橡胶-40

1.85

1.5

2.0

2.0

可采用硫化仪测各参数,然后计算K

三、硫化仿真和微机群控系统

1、 硫化热传导的计算

在橡胶制品的加热硫化过程中,温度总是由制品的表面传递到中心层的,橡胶是一种热不良导体,由表面传过来的热能需经一定的时间才能传递到中心层里。传热过程温度与时间关系的测定,除了直接测温法,即将测温单元(热电隅)埋在需测温的部位,记录温度和时间关系以外,另一种是用理论计算,

(1)      薄层制品的热传导计算

公式:ts-tc/(ts-to)=S(Z)

ts—薄板的表面温度℃

tc—薄板的中心温度℃

to—薄板的原始温度℃

S(Z)是一种无穷级数,数值可查表。

得,由t=ZL2/a算出加热传导时间

(2)      多层制品的热传导计算

虽然多层制品几何形状复杂,但传热方式和无界薄板非常相似,热量只向厚度方向传递,可以忽略边界的影响。因此仍然可以沿用无界薄板的计算公式进行热传导计算。

设基准层的热扩散率为a1,则要将热扩散率为a2的胶层的厚度L2换算成基准层的当量厚度(设为L2C,按下式计算

L2C=L2*(SQRT(a1/a2))

得,由t=ZLc2/a算出加热传导时间

(3)立方体、短圆柱体等制品的热传导计算

1)长为L,宽为M的方形长棒制品

ts-tc/(ts-to)S(at/L2)S(at/M2)

2 )长为L,宽为M,高为N的立方制品

ts-tc/(ts-to)S(at/L2)S(at/M2) S(at/N2)

3)半径为R,长为L的圆柱制品

ts-tc/(ts-to)C(at/R2)S(at/L2)

注:t—热传导时间,s

长度单位为cm

(4)热扩散率a的确定

热扩散率 a 是热传导计算的一个非常重要的参数。从物理意义说,是衡量物料导热时温度变化快慢的一个标志,其大小决定于材料的性质。

公式:a=(p1a1+p2a2+…..)/s

a— 所求胶料的热扩散率,cm2/s

a1 a2….—各种配合剂的热扩散率,cm2/s

p1 p2—各种配合份数

—配合剂总份数S= p1+ p2….

2硫化条件的选取和确定

压力、温度和时间等是构成硫化工艺条件的主要因素,它们对硫化质量有决定性影响,通常称为“硫化三要素”。

一般说来,测出正硫化时间后,并不等于找到了具体产品的.宜硫化条件,还必须考虑以下因素。

1)     制品的厚度。因为正硫化时间一般只适用厚度不到6mm的制品,若厚度超过6mm时,则应在正硫化时间的基础上另加滞后时间。这个滞后时间决定于导热速率,而不取决于外温,所以尽管硫化温度提高,但滞后时间并不相应缩短,大致厚度增加1mm,滞后时间需增加47s。

2)     胶料的导热系数,随配方而异。

3)     制品材料结构中有无非橡胶材料也考虑进去,它们的导热能力不同于橡胶。

4)     模型尺寸、模型材料(例如铝模的导热效果超过钢模)以及平板类型也都会影响硫化温度和硫化时间。

(1)       确定硫化条件的程序

1)     通过胶料的物理性能试验及工艺设备确定产品硫化温度。

2)     按照确定的硫化温度,通过试验确定硫化时间、硫化平坦时间及硫化温度系数。

如果产品厚度在6mm以下,则通过以上两步就可以求出正硫化条件,如果厚度超过6mm,则要继续按照下述步骤进行。

3)     根据上述资料定硫化时间及升温阶段的硫化条件。并由此算出各层温度曲线和硫化温度,掌握制品各层温度变化情况。

4)     根据硫化温度和硫化时绘出硫化效应图,求出各层部位的硫化效应面积。

5)     核对各层硫化效应是否位于各层胶料的平坦范围内,如不符合,应修改硫化时间,直到各层的硫化效应均在平坦时间以内为止。

6)     近计算好的硫化条件,用实物进行硫化,以热电偶测定产品各部位各层次的实际升温曲线。

(2) 用硫化效应法确定硫化条件③④⑤

硫化效应

E=Iit

—硫化效应

Ii—硫化强度

t—硫化时间,min

硫化强度是胶料在一定温度下,单位时间内所达到的硫化程度。它与硫化温度系数和硫化温度有关。

Ii=K*EXP((t-100)/10)

其中t—硫化温度℃

K—硫化温度系数

②硫化强度。硫化强度是硫化效应中应用的工艺参数,根据硫化强度和硫化温度系数的关系,可得到不同硫化温度下的硫化强度值。

(2)       厚制品硫化条件的确定

    硫化效应。用硫化效应确定硫化条件的原则,一般只适于薄壁制品,此时壁厚影响可以忽略。但胶料的热传导问题对厚制品来说则情况不同。橡胶是一种热不良导体,随着制品厚度的增大,外层和内层之间的温差也增大,所以在相同的硫化时间所取得的各层硫化效应就不相等。但是,由于每一种胶料的硫化曲线中都有一段平坦范围,只要各层胶料的硫化效应都处于试片胶料的.大和.小硫化效应范围这内,则其物理机械性能就可相近。为此,在确定厚制品的硫化条件时,.先要算出各层的硫化效应,然后使其处于胶料试片的.大和.小硫化效应范围内,要使内层的硫化效应大于试片.小硫化效应,外层的硫化效应小于试片.大硫化效应。

为了计算各层的硫化效应,.先必须知道各层的温度。各层的温度一般可用热电偶测知,也可以用热传导的计算求得。

公式:E =t((I0+Im)/2+ I1+I2+…+Im-1)

式中t—测温的间隔时间(通常取时间间隔为5min)

I0—硫化开始温度为t0的硫化强度

I1—.一个间隔时间温度为t1的硫化强度

Im-1—.后一个间隔时间温度为tm-1的硫化强度

     等效应硫化时间法。等效硫化时间也可用来确定厚壁制品的硫化时间,即将制品的硫化效应换算为胶料试片的等效硫化时间tE检验它是否达到正硫化。

换算公式为tE=E/I t

tE—为试片的等效硫化时间

I t—试片在t温度下的硫化强度

E—制品的硫化效应

计算出tE便可直接由试片测出的正硫化时间进行比较,只要tE落在试片的.小和.大的硫化时间范围内,就说明制品已达到了正硫化。

分享到:
网站首页 |  关于我们 |  产品中心 |  新闻中心 |  合作案例 |  技术资料 |  联系我们

上海淞江减震器集团有限公司   备案号:沪ICP备16019907号-12