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1、硫化压力力对胶料料性能的的影响摘要：通通过在试试验过程程中改变变天然橡橡胶胶料料的硫化化压力，得得出硫化化压力在在硫化过过程中的的变化规规律和硫硫化压力力的变化化对胶料料性能和和减震橡橡胶产品品性能的的影响，并并初步分分析了其其产生的的原因。关关键词：硫化压压力。硫硫化体系系橡胶件件硫化的的三大工工艺参数数是：温温度、时时间和压压力。其其中硫化化温度是是对制品品性能影影响最大大的参数数。.橡胶件硫硫化的三三大工艺艺数：温温度、时时间和压压力。其其中硫化化温度是是对制品品性能影影响最大大的参数数。温度度对橡胶胶制品的的影响，在在很多文文献资料料中都可可以查找找得到，但但是很多多文献都都忽略了了硫
2、化压压力对胶胶料硫化化的影响响。橡胶胶硫化压压力，是是保证橡橡胶零件件几何尺尺寸、结结构密度度、物理理机械性能能的重要要因素，同同时也能能保证零零件表面面光滑无无缺陷，达达到制品品的密封封、气密密的要求求。硫化化压力并并不是随随意的，硫硫化压力力过大除除了能损损坏模具具、设备备、消耗耗电能外外，同样样也会影影响制品品的性能能。带骨骨架件会会损坏骨骨架。压压力小了了会直接接影响制制品几何何尺寸和和物理机机械性能能。橡胶胶制品需需要硫化化压力的的目的一一般认为为是：(1)防止胶胶料气泡泡的产生生，提高高胶料的的致密性性； (2)使胶料料流动，充充满模腔腔； (3)提高附附着力，改改善硫化化胶物理理
3、性能1。而外外在研究究硫化压压力时，已已经不单单单局限限于我们们上面的的一些研研究，已已经通过过调整硫硫化压力力的大小小来达到到产品的的一些特特殊性能能的要求求，根据据本掌握握的情况况，国外外橡胶厂厂家有如如下一些些对于硫硫化压力力的共识识。(1)模压及及移模注注压的硫硫化方式式，其模模腔内的的硫化压压力为：1020MMpa。 (2)注压硫硫化方式式其模腔腔内的硫硫化压力力为：0一五0Mppa。 (3)随着硫硫化压力力的增大大，产品品的收缩缩率和产产品的静静态刚度度有如图图1的变化化。 图1 硫硫化压力力与产品品的径向向刚度和和胶料收收缩率之之间的关关系图从图1中中可以明明显的看看到，随随着硫
4、化化压力的的增大，其其产品的的静态刚刚度在逐逐渐增大大，而随随着硫化化压力的的增大，其其胶料的的收缩率率在逐渐渐的减小小。在国国内的减减振橡胶胶行业内内，对于于调整产产品的刚刚度，普普遍采用用的依然然是增加加或者降降低产品品所使用用的胶料料硬度，而而在国外外，已经经普遍采采用了提提高或者者降低产产品硫化化时的胶胶料硫化化压力来来调整产产品的静静态刚度度。(4)随着胶胶料的硫硫化压力力不断提提高，其其胶料的的收缩率率会出现现如图2的现象象： 图2 产产品硫化化压力与与胶料的的收缩率率之间的的关系图图随着硫化化压力的的不断提提高，产产品胶料料的收缩缩率会出出现一个个反常的的现象，即即当产品品胶料的
5、的硫化压压力达到到83MMpa时，产产品胶料料的收缩缩率为0，若产产品胶料料的硫化化压力继继续不断断上升，产产品胶料料的收缩缩率会出出现负值值，也就就是说，在在种超高高的产品品胶料硫硫化压力力下，产产品硫化化出来经经停放后后，其橡橡胶部分分的尺寸寸比模具具设计的的尺寸还还要大。本本文希望望通过对对天然橡橡胶硫化化压力改改变的试试验，得得出一些些硫化压压力与胶胶料性能能和产品品性能之之间的规规律，并并对得出出的结论论进行一一些理论论分析。1 试验部部分1.11 原材料及仪器天然然橡胶(3#烟片)，进口口；高耐耐磨炭黑黑(N3330)，天津津海豚；其余助助剂均为为国产工工业级。YH333500型5
6、0吨四柱柱油压机机，江西西萍乡无无线电专专用设备备厂产品品；WHXX200025型300吨油压压注压机机，无锡锡阳明橡橡胶机械械厂产品品；X(SS)K1160型开炼炼机，上上海橡胶胶机械厂厂产品；PT1124BB1000型压力力传感器，上上海朝辉辉压力仪仪器制造造厂产品品；CSSS553300型电子万能能拉力机机，美国国TMS公司产产品；LXA型硬度度计；UR220100型无转转子硫化化仪，台台湾育肯肯科技股股份有限限公司产产品；Raddio116444A高阻电电桥测试试仪。1.22 测试方方法胶料料性能测测试均按按照国家家有关标标准进行行。1.33 试验工工艺1.3.11 胶料混混炼工艺艺：
7、配合合各种材材料，在在开炼机机上混炼炼。加料料顺序为为：生胶胶炭黑及及其它助助剂硫化化剂薄通通下片。混混炼温度度为40至50，时间间为30分钟；硫化试试片测试试。1.33.2 常规模模压性能能测试试试片的制制作： 图3 胶胶料常规规性能模模压试片片模具图3显示示的是常常规试片片模具，本本试验在在常规试试片模具具的上模模板处加加装了压压力传感感器，用用以测试试试样在在模腔中中的压力力变化。1.3.3 常规注压性能测试试片的制作：注压常规试片制作如图4，是在常规模压模具的上模板上开注胶孔，在注压过程中包括了两个压力参数：一是锁模力、一是注胶压力，因而不能使用平板硫化机。注压的时候需要锁模力先把模具
8、锁紧，注胶压力再把胶料注入模腔中，于是实验选择在注压机上进行。注压机先给模具一个120MPa的锁模力，同时调节注胶压力从3MPa到20MPa。同模压常规制片一样，通过压力传感器记录模腔内的实际压力。 图4 胶胶料常规规性能注注压试片片制作示示意图1.3.4 模压恒恒压压缩缩永久变变形试样样的制备备：模压压恒定压压缩永久久变形试试样的制制备与GB/T77759-19996要求相相同，为为了测量量模腔内内的实际际压力，试试验在模模具内的的一边钻钻一个孔孔，保证证压力传传感器和和其中的的一个模模腔相连连。1.33.5 注压恒恒压压缩缩永久变变形试样样的制备备：这一一实验也也是在平平板硫化化机上完完成
9、，所所用模具具和模压压恒压模模具基本本相同，见见图5，只需需要把上上模板换换成注胶胶缸就可可以了。实实验的时时候把未未硫化胶胶料放在在70ooC的烘箱箱中20mmin，这是是为了保保证胶料料在注压压过程中中较好的的流动性性。 图5 胶胶料恒定定压缩永永久变形形注压试试样模具具图 1.导向销销；2.下模板板；3.压力传传感器；4、5.上模板板； 6.注胶缸缸；7.顶出杆杆2.结果果与讨论论2.11 硫化压压力在模模腔中的的变化：通过试试验，得得出了硫硫化常规规试片过过程中，模模压硫化化方式模模腔内硫硫化压力力的变化化情况结结果如图图6所示，注注压硫化化方式模模腔内硫硫化压力力的变化化情况结结果如
10、图图7所示。 图6常规规模压模模腔内硫硫化压力力的变化化情况图图7常规注注压模腔腔内硫化化压力的的变化情情况根据以上上的试验验结果可可以看出出，常规规模压和和注压试试片在硫硫化时，压压力首先先升高，到到达峰值值后再降降低并达达到平坦坦状态。分分析为：当将胶胶料放入入模腔内内后，胶胶料受热热膨胀，模模腔内的的胶料压压力快速速升高，当当胶料硫硫化达到到正硫化化点后，因因为胶料料已经发发生了硫硫化交联联，束缚缚了大分分子链的的活动，微微观发生生的现象象是，同同一时间间撞击压压力传感感器探头头的分子子数量减减小，宏宏观的表表现是压压力下降降并达到到平坦状状态。同同时从图图6和图7还可以以比较看看出，胶
11、胶料在注注压方式式下(硫化压压力相对对较大)到达胶胶料硫化化压力的的最高点点比模压压方式下下(硫化压压力相对对较小)要早，这这种现象象也就说说明，硫硫化压力力的提高高会明显显的提高高胶料的的硫化速速率。2.22 硫化压压力对硫硫化胶常常规性能能的影响响：通过过试验得得出，模模压硫化化方式与与注压硫硫化方式式随着硫硫化时硫硫化压力力的提高高，其胶胶料的3000%定伸应应力、拉拉伸强度度、扯断断伸率和和撕裂强强度变化化趋势一一致，以以下是以以模压硫硫化方式式时，随随着硫化化时硫化化压力的的提高，其其胶料性性能的变变化情况况：2.2.11 硫化压压力对硫硫化胶的的3000%定伸应应力、拉拉伸强度度和
12、扯断断伸长率率变化情情况如下下：从图图8、图9和图10可以看看出，随随着硫化化压力的的不断增增加，其其胶料的的3000%定伸应应力逐渐渐增大，拉拉伸强度度逐渐增增大，扯扯断伸长长率逐渐渐减小。分分析现象象为：随随着硫化化压力的的不断增增大，其其大分子子链之间间的距离离逐渐减减小，导导致硫化化交联效效率的提提高，从从而引起起胶料的的交联密密度增大大，这一一微观的的变化导导致了3000%定伸应应力逐渐渐增大、拉拉伸强度度逐渐增增大和扯扯断伸长长率逐渐渐减小的的现象。 图8硫化化压力对对胶料3000%定伸应应力的影影响图9硫化压压力对胶胶料拉伸伸强度的的影响图10硫硫化压力力对胶料料扯断伸伸长变化化
13、率的影影响2.2.2 硫化压压力对硫硫化胶撕撕裂强度度的影响响：通过过试验，其其胶料随随着硫化化时硫化化压力的的不断提提高，其其胶料的的撕裂强强度如图图11所示。 图11硫硫化压力力对胶料料撕裂强强度的影影响可以从图图11看出，随随着胶料料在硫化化时的硫硫化压力力不断提提高，其其撕裂强强度随之之却不断断降低，分分析原因因为：根根据传统统的硫化化理论，硫硫化胶之之间的交交联键既既有多硫硫键，也也有单、双双硫键。因因多硫键键比单、双双硫键有有更高的的撕裂强强度2。所以以，当多多硫键增增加时胶胶料的撕撕裂强度度会增加加，当单单、双硫硫键增加加时胶料料的撕裂裂强度会会减小。本本试验当当中随着着硫化压压
14、力的不不断提高高，橡胶胶大分子子链距离离减小和和交联密密度增加加，这也也就是说说硫化后后的橡胶胶大分子子链之间间的平均均距离减减小了。平平均距离离减小，使使得单、双双硫键的的数目增增加，单单、双硫硫键数目目增加，多多硫键的的减少导导致硫化化胶的撕撕裂强度度不断降降低。2.33 硫化压压力对胶胶料的压压缩永久久变形的的影响：随硫化化压力的的增加，其其胶料的的压缩永永久变形形变化如如图12所示，可可以看出出，随着着产品硫硫化压力力的增大大，其胶胶料的压压缩永久久变形也也随之下下降，分分析现象象为：随随着硫化化压力的的不断增增大，其其大分子子链之间间的距离离逐渐减减小，橡橡胶大分分子链双双键之间间发
15、生交交联的机机率增大大，从而而导致硫硫化交联联效率的的提高。宏宏观表现现为胶料料的交联联密度增增大，胶胶料的压压缩永久久变形显显著减小小。 图12硫硫化压力力对胶料料压缩永永久变形形的影响响2.4 硫化压压力对减减震橡胶胶产品性性能的影影响：对对于硫化化压力对对减震橡橡胶产品品的影响响，我们们以最常常见的减减震橡胶胶垫进行行了相应应的试验验，在模模具的型型腔面打打孔并安安装压力力传感器器。对比比了模压压和注压压两种硫硫化方式式下硫化化压力的的变化对对产品性性能的影影响，试试验结果果如下：通过表表1可以看看出，注注压硫化化方式其其胶料硫硫化时的的压力比比模压硫硫化方式式要高一一倍以上上。另外外，
16、达到到相同的的产品静静刚度，注注压方式式的硫化化胶料要要明显比比模压方方式时的的硫化胶胶料硬度度低，这这对减震震橡胶制制品高硬硬度胶料料静刚度度的调节节提供了了另外一一种途径径。最为为重要的的是，产产品的压压缩永久久变形减减少了42，这这就相应应的提高高了减震震橡胶产产品在变变形方面面的寿命命。 表1硫化化压力对对减震橡橡胶产品品的性能能影响 3.结论论1.在模压压和注压压方式下下，模腔腔内胶料料的硫化化压力随随着时间间的延长长，其硫硫化压力力总是先先增高后后减小，并并最终处处于平坦坦状态。 2.随着胶胶料硫化化压力的的提高，其其胶料的的300定伸伸和拉伸伸强度均均随之提提高，其其胶料的的扯断伸伸长率、撕撕裂强度度和压缩缩永久变变形却随随之下降降。 3.在减震震橡胶制制品硫化化过程中中，注压压硫化方方式中模模腔内胶胶料的压压强比模模压硫化化方式的的
