在橡膠硫化過程中,硫化儀是監(jiān)測硫化反應進程(如硫化速度、焦燒時間、正硫化時間等)的關鍵設備,而硫化過程受多種因素影響,這些因素也會直接體現(xiàn)在硫化儀的測試數(shù)據(jù)中。以下是影響硫化儀硫化過程的幾個重要因素:
1. 溫度
溫度是決定硫化反應速度的核心因素。
按照范特霍夫規(guī)則,溫度每升高 10℃,硫化反應速度大約加快 1-2 倍。在硫化儀中,設定溫度的準確性和穩(wěn)定性直接影響測試結果:溫度過高會導致硫化反應過快,焦燒時間縮短、正硫化時間提前,甚至可能因反應過于劇烈導致橡膠性能下降;溫度過低則會使硫化反應緩慢,延長測試周期,且可能因反應不導致數(shù)據(jù)失真。
此外,硫化儀本身的控溫精度(如腔體各區(qū)域溫差)也會影響結果,需確保溫度均勻性符合測試標準。
2. 壓力
硫化儀在測試時會對橡膠試樣施加一定壓力(通常通過上、下模加壓),壓力的作用和影響包括:
排除橡膠內部的空氣、水分和揮發(fā)物,避免硫化后出現(xiàn)氣泡、孔隙等缺陷,確保試樣致密性;
使橡膠試樣與模具緊密接觸,保證熱量均勻傳遞,同時防止試樣在硫化過程中因膨脹而變形;
壓力不足會導致試樣內部殘留氣泡,影響硫化反應的均勻性;壓力過大可能使試樣過度壓縮,改變其交聯(lián)密度分布,導致測試數(shù)據(jù)偏離實際。
3. 橡膠配方(含硫化體系)
橡膠配方中的硫化體系(硫化劑、促進劑、活化劑等)是決定硫化反應特性的內在因素:
硫化劑:如硫磺、過氧化物等,其種類和用量直接影響硫化反應的類型(如硫磺硫化形成的交聯(lián)鍵為多硫鍵,過氧化物硫化形成碳 - 碳鍵)和交聯(lián)密度。用量過多可能導致硫化過度,過少則硫化不足。
促進劑:加快硫化反應速度,縮短焦燒時間和正硫化時間。不同類型的促進劑(如噻唑類、次磺酰胺類)對反應的促進效果差異顯著,次磺酰胺類促進劑通常具有較長的焦燒時間和較快的硫化速度。
活化劑:如氧化鋅、硬脂酸,可增強促進劑活性,若用量不足會導致硫化反應緩慢,甚至無法硫化。
這些成分的比例會通過硫化儀的扭矩曲線(如最大扭矩、最小扭矩、扭矩上升速率)直接體現(xiàn)。
4. 試樣狀態(tài)
橡膠試樣的形態(tài)和預處理狀態(tài)會影響硫化儀的測試結果:
試樣尺寸與均勻性:試樣厚度、面積需符合標準(如 GB/T 16584),尺寸不均會導致受熱和受力不均,使硫化反應不一致;
預處理:若試樣中含有水分、雜質,或未充分混煉均勻,會導致硫化過程中出現(xiàn)局部反應異常,表現(xiàn)為扭矩曲線波動、數(shù)據(jù)重復性差;
停放時間:部分橡膠混煉膠需經(jīng)過一定停放時間(熟化)才能穩(wěn)定,若未停放直接測試,可能因內部應力或成分分布不穩(wěn)定導致硫化數(shù)據(jù)偏差。
5. 硫化儀設備性能
設備本身的性能參數(shù)和狀態(tài)也會影響測試過程:
扭矩傳感器精度:硫化儀通過測量扭矩變化反映橡膠硫化過程中的交聯(lián)程度,傳感器精度不足會導致數(shù)據(jù)誤差;
轉子轉速:部分硫化儀(如轉子式硫化儀)的轉子轉速會影響試樣的剪切作用,轉速不穩(wěn)定可能改變反應環(huán)境,影響硫化速度;
模具密封性:模具若存在泄漏,會導致壓力下降、熱量損失,進而影響硫化反應的一致性。
這些因素相互關聯(lián),例如溫度升高可能抵消部分壓力不足的影響,而配方中的促進劑種類又會改變溫度對硫化速度的敏感度。在實際測試中,需通過控制變量法(如固定溫度、壓力,調整配方;或固定配方,調整溫度)分析具體影響,以確保硫化儀數(shù)據(jù)能準確反映橡膠的硫化特性。
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