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橡膠制品的硫化時間及正硫化時間的確定方法
橡膠制品的硫化時間及正硫化時間的確定方法
1. 定義
1.1 橡膠制品硫化時間
在一定的溫度、模壓下，為了使膠料從塑性變成彈性，且達到交聯(lián)密度大化，物理機械性能化所用的時間叫橡膠制品硫化時間。通常不含操作過程的輔助時間。
硫化時間是和硫化溫度密切相關的，在硫化過程中，硫化膠的各項物理、力學性能達到或接近點時，此種硫化程度稱為正硫化或宜硫化。在一定溫度下達到正硫化所需的硫化時間稱為正硫化時間，一定的硫化溫度對應有一定的正硫化時間。當膠料配方和硫化溫度一定時，硫化時間決定硫化程度，不同大小和壁厚的橡膠制品通過控制硫化時間來控制硫化程度，通常制品的尺寸越大或越厚，所需硫化的時間越長。
2. 硫化時間的設定方法
2.1 正硫化時間的測試
膠料正硫化時間的測試方法有：
2.1.1 物理 -化學法（包括游離硫測定法和溶脹法）；
2.1.2 物理 - 力學性能測定法（包括定伸應力法、拉伸強度法、定伸強度法、抗張積法、壓縮變形法、綜合取值法等）；
2.1.3 儀器法（包括門尼粘度法、硫化儀法）等。
目前常用的是硫化儀法。通過硫化儀測試，可以得到膠料的正硫化時間。
2.2 制品硫化時間的確定
2.2.1 若制品厚度為 6mm 或小于 6mm ，并且，膠料的成形工藝條件可以認為是均勻受熱狀態(tài)，那么，制品的硫化時間與硫化曲線中所測得的正硫化時間相同（溫度一致的情況下，即加硫溫度使用硫化儀測試的溫度）；
2.2.2 若制品壁厚大于 6mm ，每增加 1mm 的厚度，則測試的正硫化時間增加 1min ，這是一個經(jīng)驗數(shù)據(jù)。例如，一橡膠制品，其厚度為 22mm ，試片測試的正硫化時間為6min （溫度設定為 150 ℃），那么，在 150℃硫化時，該制品的硫化時間為 6+（22-6）×1=22min。這時間不包括操作過程的輔助時間。
3. 二段加硫時間設定
3.1 定義
為了達到合理的制造工藝和合理成本，把橡膠硫化分為一段、二段兩個過程來完成的工藝方法，其第二段的工藝就是所謂的二段加硫。一段硫化主要是使制品得到定形，然后將未100% 正硫化狀態(tài)而得到定形的制品集中起來進行二段硫化。這樣，提升了一段硫化的效率，二段硫化的集中處理，也提升了效率，節(jié)省了能源。
3.2 二段硫化時間的設定
除合理成本考量，對于特種橡膠如 Silicone 膠、 FKM 橡膠，其正硫化過程的時間較長，正常工藝均采用二段硫化。
以下是一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)：
NR，一般不采用二段加硫。因其非常容易產生硫化返原現(xiàn)象。如需要建議在 10 0℃以內，2 小時左右；
SBR，BR一般采用 100-120 ℃， 1-2 小時；
NBR，EPDM（硫磺硫化）一般采用 140-150 ℃ 2-4 小時；
EPDM (過氧 ) 一般采用 150-160 ℃ 2-4 小時；
Silicone 一般采用 200-230 4-8 小時；
FKM一般采用 200-230 8-12 小時。
橡膠正硫化時間的確定
正硫化又稱硫化， 是指硫化過程中膠料綜合性能達到的階段。正硫化點（也稱正硫化時間），是指達到正硫化所需的短時間。
橡膠工業(yè)中測定正硫化點（正硫化時間）的方法很多。在工藝上常用的測定方法可分為物理 - 化學法、物理機械性能法和儀器法三大類。
物理化學法可分為：
1 、游離硫測定法
此法是分別測定各種不同硫化時間下試片中的游離硫量，然后繪出游離硫量 - 時間曲線， 從曲線上找出游離硫量小值所對應的時間為正硫化時間。此法簡單方便，但由于反應并非全部構成有效交聯(lián)鍵（如分子間的硫環(huán)等），因此所得結果誤差大，而且不適于非硫黃硫化的膠料，僅適于硫黃交聯(lián)的天然膠。
2、溶脹法（膨潤試驗法）
此法是將不同硫化時間的試片，軎于適當?shù)娜軇ㄈ绫?、汽油等）中，在恒溫下?jīng)過一定時間達到溶脹平衡后，將試片取出稱量，然后計算出溶脹率（溶脹增重率），并繪成溶脹曲線，
溶脹率（脹潤率）的計算公式：
溶脹率＝（ G2－G1）÷G1×100%
式中： G1——試片溶脹前的質量， g；
G2 ——試片溶脹后的質量， g。
對于天然膠，溶脹曲線呈 V字形（因為在過硫化情況下，由于復原的原因，溶脹率又復增大），曲線的低點為正硫化點。對于合成膠來說，曲線形狀類似于漸近線，其轉折點處為正硫化點。
橡膠具有在溶劑中溶脹的特性，溶脹程度隨交聯(lián)度增大而減少，在充分交聯(lián)時，將出現(xiàn)低值。
溶脹法是*為測定正硫化的標準方法，由此法測定的正硫化點，為理論正硫化點。