一、什么是硫化曲線

硫化曲線是采用硫化儀測(cè)出的,是另一種描述硫化歷程的曲線,其形狀和硫化歷程圖相似,但是一種連續(xù)曲線,如圖3-10所示。從圖中可以直接計(jì)算各階段所對(duì)應(yīng)的時(shí)。由硫化曲線可以看出,膠料硫化在過(guò)硫化階段,可能出現(xiàn)三種形式:第一種情形是曲線繼續(xù)上升,如圖3-10中虛線M,這種狀態(tài)是由于過(guò)硫化階段中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化作用,通常非硫黃硫化的SBR、NBR、CR和EPR都可能出現(xiàn)這種現(xiàn)象;第二種情形是曲線保持較長(zhǎng)平坦期,如圖3-10中的實(shí)P,通常用硫黃硫化的SBR、NBR、EPR等都會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象;第三種情形是曲線下降,如圖3-10中虛線R,這是膠料在過(guò)硫化階段發(fā)生網(wǎng)絡(luò)裂解所致的,例如NR的普通硫黃硫化體系就是個(gè)明顯的例子。

二、硫化曲線解讀

硫化曲線上的參數(shù)、硫化的各個(gè)階段及其它們之間的關(guān)系如圖3-11所示。由圖3-11可見(jiàn),在硫化溫度下,開(kāi)始時(shí)轉(zhuǎn)矩下降,即黏度下降,到最低點(diǎn)后又開(kāi)始上升,這表示硫化的開(kāi)始,隨著硫化的進(jìn)行,轉(zhuǎn)矩不斷上升并達(dá)到最大值。

圖3-11中曲線上的各硫化階段為:誘導(dǎo)期、熱硫化期、平坦硫化期(正硫化期)、過(guò)硫化期在硫化反應(yīng)開(kāi)始前,膠料必須有充分的遲延作用時(shí)間以便進(jìn)行混煉、壓延、壓出、成型及模壓時(shí)充滿模型。一旦硫化開(kāi)始,反應(yīng)要迅速。因此,硫化誘導(dǎo)期對(duì)橡膠加工生產(chǎn)安全至關(guān)重要,是生產(chǎn)加工過(guò)程的一個(gè)基本參數(shù)。在熱硫化階段,橡膠與硫黃的交聯(lián)反應(yīng)迅速進(jìn)行,曲線的斜率即硫化速率與交聯(lián)鍵生成速率基本一致,并符合一級(jí)反應(yīng)方程式。從硫化時(shí)間對(duì)交聯(lián)密度關(guān)系可得下列方程式按照式(3-2)將V對(duì)硫化時(shí)間進(jìn)行標(biāo)繪,可得到圖3-12所示的交聯(lián)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)曲線,它與圖3-11的熱硫化階段的硫化曲線相同。從圖3-12曲線可見(jiàn),交聯(lián)反應(yīng)自始,交聯(lián)密度近似直線增加,最后達(dá)最大值。

從理論上,膠料達(dá)到最大交聯(lián)密度時(shí)的硫化狀態(tài)稱(chēng)為正硫化,它與圖3-11中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)是硫化儀中的最大轉(zhuǎn)矩M。所以正硫化時(shí)間是指膠料達(dá)到最大交聯(lián)密度時(shí)所需要的時(shí)間。顯然,由交聯(lián)密度來(lái)確定正硫化時(shí)間是比較合理的,它是現(xiàn)代各種硫化量技術(shù)的理論基礎(chǔ)