硫化是橡膠制品制造工藝的一個必要過程，也是橡膠加工所特有的工序。橡膠通過硫化獲得了必要的物理機(jī)械性能和化學(xué)性能。硫化劑是能使橡膠分子鏈起交聯(lián)反應(yīng)，使線形分子形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可塑性降低，彈性劑強(qiáng)度增加的物質(zhì)。并研究了金屬氧化物(MgO／ZnO)、過氧化物(2，5一二甲基一2，5二叔丁基過氧化己烷，簡稱雙一25)、硫磺、三聚 硫氰酸(TCY)4種硫化體系對氯丁橡膠硫化特性、物理機(jī)械性能、耐熱老化性能和壓縮變形性能的影響。結(jié)果表明，所選4種硫化體系都能較好地硫化氯丁橡膠。關(guān)鍵詞：硫化、硫化特性、硫化體系、氯丁橡膠1、序言硫化是橡膠制品生產(chǎn)過程中重要的工藝過程，在這工藝過程中，橡膠經(jīng)歷了一系列的物理和化學(xué)變化，其物理機(jī)械性能和化學(xué)性能得到了改善，使橡膠材料成為有使用價值的材料，因此硫化對橡膠及其制品的應(yīng)用有十分重要的意義。硫化是在溫度、壓力和時間條件下橡膠大分子鏈發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)的過程。硫化過程給橡膠彈性體的性質(zhì)以決定性影響。特別是定伸強(qiáng)度、硬度、彈性、抗溶脹性能在硫化過程中有相當(dāng)大的變化。這一變化的大小與加入橡膠中產(chǎn)生硫化作用的硫化助劑的選擇和硫化條件有關(guān)，其它性質(zhì)如抗張強(qiáng)度、氣密性、低溫屈撓以及電絕緣性能，在硫化程度變化時變化比較小。2、橡膠在硫化過程中的結(jié)構(gòu)與性能的變化在硫化前，橡膠分子是呈卷曲狀的線形結(jié)構(gòu)，其分子鏈具有運(yùn)動的獨(dú)立性，大分子之間是以范德華力相互作用的，當(dāng)受外力作用時，大分子鏈段易發(fā)生位移，在性能上表現(xiàn)出較大的變形，可塑性大，強(qiáng)度不大，具有可溶性。硫化后，橡膠大分子被交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，大分子鏈之間有主價鍵力的作用，使大分子鏈的相對運(yùn)動受到的限制，在外力作用下，不易發(fā)生較大的位移，變形減小，強(qiáng)度增大，失去可溶性，只能有限溶脹。橡膠在硫化過程中，其分子結(jié)構(gòu)是連續(xù)變化的，如交聯(lián)密度在的硫化時間內(nèi)是逐漸增加的。實(shí)際上硫化時所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)比較復(fù)雜，交聯(lián)反應(yīng)和降解反應(yīng)都在發(fā)生，交聯(lián)反應(yīng)使橡膠分子成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，降解反應(yīng)使橡膠分子斷鍵。在硫化初期以交聯(lián)為主，交聯(lián)密度增加，到程度降解反應(yīng)增加，交聯(lián)密度又會下降。硫化過程的橡膠分子結(jié)構(gòu)的變化顯著地影響著橡種性能。2.1物理機(jī)械性能的變化：橡膠制品的物理機(jī)械性能是分子結(jié)構(gòu)形態(tài)和分散在內(nèi)部的配合劑相互作用的反映，在硫化過程中，分子結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化，橡膠的物理機(jī)械性能也發(fā)生變化。當(dāng)然不同結(jié)構(gòu)的橡膠，在硫化過程中物理機(jī)械性能的變化趨勢有所不同。橡膠在硫化過程中，隨著線形大分子逐漸變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可塑性減小，拉伸強(qiáng)度、定神強(qiáng)度、硬度、彈性增加，而伸長率、變形、疲勞生熱等相應(yīng)減小，但若硫化時間再延長，則出現(xiàn)拉伸強(qiáng)度、彈性逐漸下降，伸長率、變形反而會上升的現(xiàn)象。對于像丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠等合成橡膠，其物理機(jī)械性能在硫化過程中有類似的變化情況，但隨硫化時間繼續(xù)延長，各種性能的變化較為平坦，如強(qiáng)度等性能達(dá)到值后能保持較長的時間。

2.2物理性質(zhì)的變化：橡膠在硫化過程中，交聯(lián)密度發(fā)生了顯著的變化。隨著交聯(lián)密度的增加，橡膠的密度增加，氣體、液體等小分子就難以在橡膠內(nèi)運(yùn)動，宏觀變現(xiàn)為透氣性、透水性減少，而且交聯(lián)后相對分子質(zhì)量增大，溶劑分子難以在橡膠分子之間存在，宏觀變現(xiàn)為能使生膠溶解的溶劑只能使硫化膠溶脹，而且交聯(lián)度越大，溶脹越小。硫化也提高了橡膠的熱穩(wěn)定性和使用溫度范圍。2.3化學(xué)穩(wěn)定性的變化：在硫化過程中，交聯(lián)反應(yīng)總是發(fā)生在化學(xué)活性比較高的集團(tuán)或原子上，這些地方是橡膠容易發(fā)生老化反應(yīng)的薄弱環(huán)節(jié)，硫化后，這些地方發(fā)生了交聯(lián)，分子結(jié)構(gòu)改變了，老化反應(yīng)就難以進(jìn)行。橡膠形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后，使低分子擴(kuò)散受到更大的阻礙，導(dǎo)致橡膠老化的自由基難以擴(kuò)散，提高了橡膠的化學(xué)穩(wěn)定性。3、硫化劑硫化劑又稱交聯(lián)劑，在工業(yè)上又稱橋架劑。它能使橡膠分子鏈起交聯(lián)反應(yīng)，使線形分子形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可塑性降低，彈性劑強(qiáng)度增加的物質(zhì)。除了某些熱塑性橡膠不需要硫化外，橡膠和各種合成橡膠都需配入硫化劑進(jìn)行硫化。橡膠經(jīng)硫化后才具有寶貴的使用價值，力學(xué)性能大大提高。硫化劑分為無機(jī)和有機(jī)兩大類。無機(jī)硫化劑有硫黃、一氯化硫、硒、碲等。有機(jī)硫化劑有含硫的促進(jìn)劑（如促進(jìn)劑TMTD）、有機(jī)過氧化物（如過氧化苯甲酰）、醌肟化合物、多硫聚合物、氨基甲酸乙酯、馬來酰亞胺衍生物等。橡膠硫化劑包括元素硫、硒、碲，含硫化合物，過氧化物，醌類化合物，胺類化合物，樹脂類化合物，金屬氧化物以及異氰酸酯等。用得普遍的是元素硫和含硫化合物。硫化劑適用于各類橡膠和合成橡膠，根據(jù)需要，不同的硫化劑品種可配合使用。例如，硫化劑PDM，化學(xué)名稱為N，N’-間苯撐雙馬來酰亞胺。它是一種多功能橡膠助劑，在橡膠加工過程中即可作硫化劑，也可用作過氧化物體系的助硫化劑，還可作為防焦劑和增粘劑，即適用于通用橡膠，也適用于特種橡膠和橡塑并用體系。在膠中，與硫黃配合，能防止硫化返原，改善耐熱性，降低生熱，耐老化，提高橡膠與簾子線粘合力和硫化膠模量。用于載量輪胎肩膠、緩沖層等橡膠中，可解決斜交載重輪胎肩空難題，也  可用于橡膠的大規(guī)格厚制品及各種橡膠雜品。

4、實(shí)例探討:硫化體系對氯丁橡膠硫化膠性能的影響氯丁橡膠作為一種通用型橡膠，具有良好的物理機(jī)械性能，而且耐老化、耐 燃、耐化學(xué)腐蝕、耐油性能優(yōu)異。氯丁橡膠通常使用金屬氧化物(氧化鋅／氧化鎂或氧化鉛)進(jìn)行硫化，有時配合有機(jī)促進(jìn)劑(如硫脲類化合物)，以提高硫化速度和交聯(lián)程度。過氧化物不但可以硫化飽和型碳鏈橡膠、雜鏈橡膠，而且也可以硫化不飽和型碳鏈橡膠。硫化過程中形成的是碳碳單鍵，鍵能較高，反應(yīng)過程中不產(chǎn)生可溶性物質(zhì)，硫化膠具有較好的耐水性，如過氧化物(2，5一二甲基一2，5一二叔丁基過氧化己烷)一般呈現(xiàn)液狀或膏狀，有利于其在橡膠基體中的分散。硫磺作為氯丁橡膠的硫化劑目前研究得還比較少，其原因是由于傳統(tǒng)理論認(rèn)為CR橡膠大分子主鏈的雙鍵上連有極性氯原予，它吸引著雙鍵上活潑的π電子，降低了雙鍵活性和反應(yīng)能力，同時也降低了a一氫原子的活性，所以一般不采用硫黃硫化CR橡膠。本研究中探索性地采用硫磺及促進(jìn)劑體系作為CR橡膠的硫化體系，結(jié)果是硫化膠性能較好。三聚硫氰酸(TCY)能交聯(lián)含有鹵素原子的橡膠，主要用作丙烯酸酯橡膠、氯磺化聚乙烯等的交聯(lián)劑，用作CR交聯(lián)劑的相關(guān)報(bào)道極少[1]。以下所述探討了幾種硫化劑對氯丁橡膠硫化特性、物理機(jī)械性能、耐熱老化性能、交聯(lián)密度和高溫壓縮變形的影響，為實(shí)際生產(chǎn)提供參考。4.1實(shí)驗(yàn)部分4.1.1主要原材料氯丁橡膠，CR230，重慶長壽化工有限公司產(chǎn)品；軟化劑鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)，韓國愛敬公司產(chǎn)品；炭黑N330，茂名化工一廠產(chǎn)品；2，5一二甲基一2，5一二叔丁基過氧化己烷(簡稱：雙～2，5)，膏狀，日本信越公司產(chǎn)品，有效含量5O；三聚硫氰酸(TCY)，浙江黃巖東?；S產(chǎn)品；其他材料均為橡膠工業(yè)通用國產(chǎn)原材料。4.1.2試樣制備將開煉機(jī)輥距調(diào)到1mm，先將氯丁橡膠薄通5次，然后把輥距調(diào)到2mm左右，將塑煉后的生膠放入開煉機(jī)，待膠料包輥后，依次加入防老劑、硬脂酸、炭黑和軟化劑等，后加入硫化交聯(lián)劑，分別打三角包、打卷各5次，然后出片。停放16h后翻煉，在25t油壓電熱平板硫化機(jī)上硫化試片，硫化溫度為l6O℃。4.1.3儀器和設(shè)備開煉機(jī)，xK～160型，廣東湛江機(jī)械廠產(chǎn)品；無轉(zhuǎn)子硫化儀，MM4130C型，北京環(huán)峰化工機(jī)械實(shí)驗(yàn)廠產(chǎn)品；油壓電熱平板硫化機(jī)，XIB—D250kN，浙江湖州宏圖機(jī)械廠產(chǎn)品；老化箱，GT一7Ol7一M，高鐵檢測儀器(東莞)有限公司；材料拉力機(jī)，Zwick／Roell2010型，德國產(chǎn)品；DMA242C，德國NETZSCH公司產(chǎn)品。4.1.4性能測試硫化特性按GB／T16584—1996測試，硫化溫度為160℃。力學(xué)性能分別按GB／T528—1998，GB／T529—1999，GB／T53l—l999測試。耐熱空氣老化性能按GB3512—2001測試，老化條件：熱空氣，100℃×72h，性能保持率=(老化后性能／老化前性能)×100。4.2結(jié)果與討論氯丁橡膠不同硫化體系匯總結(jié)果。