橡胶硫化加热技术现状及发展趋势

橡胶弹性元件广泛应用在轨道交通机车车辆转向架的一系悬挂、二系悬挂、牵引装置和电机悬挂等系统中,主要起缓和冲击、衰减振动和弹性约束定位作用,对轨道机车车辆安全运行、提高乘客舒适性具有重要作用,而硫化加热技术直接影响着橡胶弹性元件产品成型过程质量。文章围绕橡胶硫化传热温度均匀性和加热效率,综述了不同硫化加热方式的特点和国内外研究现状,阐明了当前橡胶硫化主要采用的电加热、蒸汽加热和导热油加热存在的问题,以及以电磁加热、微波加热为代表的高效率加热方式在橡胶制品硫化中存在的问题,提出了加热均匀性、加热效率提升,良好的模具隔热措施和胶料目标加热的高效加热发展方向。

辐照交联技术与天然橡胶/三元乙丙橡胶共混胶的共硫化

制备了具有不同共混比的天然橡胶(NR)/三元乙丙橡胶(EPDM)共混胶,对NR/EPDM热硫化胶进行应力-应变测试,筛选出热硫化过程中共硫化问题最严重的共混胶,采用辐照交联技术对其进行不同辐射吸收剂量的辐射处理,优选出最佳辐射吸收剂量;在最佳辐射吸收剂量下将不同共混比的NR/EPDM热硫化胶进行辐射处理,并对辐射处理前后共混胶的性能进行对比分析。结果表明,当NR和EPDM的质量比为40/60时NR/EPDM热硫化胶的综合力学性能最差;当辐射吸收剂量为100 kGy时,NR/EPDM共混胶的综合性能最佳,经辐射处理后不同共混比NR/EPDM共混胶的100%定伸应力均得到提高且提升幅度无显著差别;不同共混比NR/EPDM的共混胶经辐射处理后的拉伸强度和扯断伸长率曲线均由辐射处理前的类“U形”变为近似直线;辐射处理后NR/EPDM共混胶的扯断伸长率均下降,EPDM相的扯断伸长率下降幅度比NR相大。

超临界二氧化碳中再生硫化天然橡胶的影响因素及脱硫效果

以二苯基二硫化物(DD)为脱硫剂,在超临界CO2作用下对硫化天然橡胶(NR)进行了脱硫再生,考察了CO2密度、反应温度和压力以及反应时间等对脱硫作用的影响,并对脱硫降解产物进行了相对分子质量测定和核磁共振表征。结果表明,采用超临界CO2流体为溶剂可以实现对硫化NR的脱硫降解,脱硫降解条件为CO2的密度不小于0.4722g/cm3、反应温度不低于160℃、反应时间不少于90min;溶胶率随降解温度的提高和时间的延长而增大;在降解过程中除了S—S、S—C断裂外还发生了部分主链断裂,降解后橡胶相对分子质量下降;脱硫剂DD能有效打开硫交联键,脱硫降解后再生胶分子中引入了少量的苯环结构。

天然橡胶/三元乙丙橡胶并用胶共混改性研究进展

系统总结了天然橡胶和三元乙丙橡胶相容性和共硫化性差的原因,从调节生胶共混比、增加增容剂用量、优选交联剂、改进共混工艺、对生胶进行化学改性和辐射硫化改性等角度较为全面地介绍了近年来在天然橡胶/三元乙丙橡胶并用胶共混改性方面的技术进展,并对天然橡胶和三元乙丙橡胶共混改性领域内未来的发展趋势进行了展望。

硫化硅橡胶交联结构与物理性能关系研究

研究硫化体系、硫化剂用量、基体硅橡胶相对分子质量和交联密度对硫化硅橡胶硬度、压缩应力和柔顺性的影响。结果表明,随着硫化剂用量的增大,硫化硅橡胶的硬度和压缩应力增大;当基体硅橡胶相同时,采用加成硫化体系制备的硫化硅橡胶柔顺性较采用过氧化物硫化体系更好;当采用加成硫化体系时,基体硅橡胶相对分子质量和硫化胶交联密度越小,硫化硅橡胶的柔顺性越好。

硫化返原对NR硫化胶结构与性能的影响

研究了硫化返原对NR硫化胶的结构和性能的影响。采用化学探测剂脱硫的方法 ,测定了硫化返原过程中NR的交联密度和交联键分布的变化情况 ,结果证实了硫化返原的机理 ;测定了不同温度下随着硫化时间的延长NR力学性能的变化规律以及在硫化期和返原期的动态性能。结果表明 ,动态生热引起返原 ,反过来返原导致损耗模量增大 。

盐酸羟胺对NR硫化特性的影响

用硫化仪研究了在鲜胶乳中加入盐酸羟胺对ＮＲ硫化特性造成的影响。结果表明：随着盐酸羟胺用量增大，ＮＲ的硫化特性值降低，盐酸羟胺与胶乳中的微生物的代谢作用密切相关。盐酸羟胺对胶乳中微生物代谢活动产生抑制作用，可使起促进硫化作用的代谢产物减少，导致对橡胶的硫化性能造成损害。

三种有机锌盐促进剂对天然橡胶硫化的影响

研究了二丁基二硫代氨基甲酸锌(BZ)、2-硫醇基苯并噻唑锌(MZ)和二丁基二硫代磷酸锌(ZnDBDP)3种有机锌盐对天然橡胶硫化的促进效果及硫化返原性,比较了硫化胶的力学性能;通过平衡溶胀法测定硫化胶的交联密度,用特殊化学试剂法测定多硫键含量,并对作用机理进行探讨.结果表明:BZ的硫化促进活性最高,返原程度最大;MZ的硫化促进活性最低,返原程度最小;ZnDBDP的硫化促进活性及返原程度居于二者之间;促进剂的离子性越强,硫化反应速率越快.

橡胶硫化反应动力学研究概况

综述橡胶硫化反应的各种动力学机理和硫化反应动力学的研究方法和手段。介绍各种不同的硫化反应机理及其相应的动力学模型方程 ,列举了等温和不等温条件下的橡胶硫化反应动力学方程。硫化反应动力学的研究方法有物理 化学法、硫化仪法和热分析法等 ,这些方法各有利弊 ,研究中应将它们结合起来 ,并对结果进行综合分析。

用动态剪切模量估算NR与SBR硫化胶的化学交联密度

用美国Ｍｏｎｓａｎｔｏ公司的橡胶加工过程分析仪测定ＮＲ和ＳＢＲ硫化胶或混炼胶料的动态剪切模量（Ｇ＇），进而根据Ｇ＿Ｎ￣０＝ｇ×２Ｘ＿０ＲＴ和Ｇｅ＝ｇ＇×２Ｘ＿（ｐｈ）ＲＴ估算其硫化胶的化学交联密度（Ｘ＿ｃｈ），结果发现：ＮＲ／过氧化二异丙苯体系硫化胶和混炼胶料的Ｇ＇是不同的，但用Ｇ＇估算的Ｘ＿ｃｈ与用化学分析法测定的结果基本相近；对ＳＢＲ／促进剂ＴＭＴＤ体系，用这种方法估算的Ｘ＿（ｃｈ）接近用应力－应变法和ＮＭＲ法的估算值；对ＮＲ／促进剂ＴＭＴＭ体系，用Ｇ＇估算的Ｘ＿（ｃｈ）与用溶胀法获得的数据基本接近。用Ｇ＇估算Ｘ＿（ｃｈ）法，十分简单、方便。

硫化温度对天然橡胶硫化胶网络结构及性能的影响

研究了硫化温度对天然橡胶硫化胶的化学交联网络、填料网络以及动态性能和物理机械性能的影响。结果表明,随着硫化温度升高,天然橡胶硫化胶的交联密度降低,相应地物理机械性能有所下降。随着硫化温度升高,胶料的焦烧时间和硫化时间缩短,填料的絮凝时间也随之缩短,使得填料的网络化程度降低,硫化胶的滞后损失减小。

模具硅橡胶材料热硫化工艺的有限元模拟

以加成型液体硅橡胶材料的硫化反应动力学模型为基础计算了反应物系的转化率 ,推导了伴随硫化反应热的温度场基本控制方程 ,处理了常见的两类传热学边界条件 ,并详述了有限元模拟的实施步骤 .进而设计了模具硅橡胶热硫化工艺的有限元模拟软件 ,并通过一典型算例及其硬度试验。

交联结构的表征及其对硫化胶性能的影响

主要介绍硫黄硫化橡胶交联键类型和交联密度的表征方法以及交联结构对硫化胶性能的影响。表征交联键类型的方法主要有化学探测剂法、固体核磁共振法、校准曲线法和光谱分析法等,其中化学探测剂法比较成熟,而固体核磁共振法作为新技术具有很大的潜力。表征交联密度的方法主要有化学测定法、平衡溶胀法、力学测定法、核磁共振法和透射电子显微镜法等,其中平衡溶胀法是一种经典方法,核磁共振法也得到了广泛应用。

TPU/EVM动态硫化共混物的流变性能

采用熔融共混法制备热塑性聚氨酯(TPU)/乙烯-乙酸乙烯酯橡胶(EVM)动态硫化共混物,并研究其流变性能。结果表明,未硫化共混物熔体的表观粘度(ηa)随着温度的升高而减小;动态硫化前后熔体的ηa均随着剪切速率的增大而减小,熔体属于假塑性流体;共混物熔体的ηa随着TPU用量的增大而减小,假塑性变弱。

一种环境友好橡胶——配位交联橡胶的研究进展

简要介绍了配位化合物、高分子配位交联的定义;详细阐述了配位交联橡胶的热塑性、耐高温特征,建构配位交联体系时胶种、交联剂和胶料制备方法的选择依据,以及影响配位交联的重要因素;指出了目前配位交联橡胶研究存在的不足,并展望了相关发展趋势。

交联剂对动态硫化PP/EPDM中PP晶体及EPDM形态结构的影响

针对 Ｐ Ｐ／ Ｅ Ｐ Ｄ Ｍ 动态硫化中有机过氧化物交联剂 Ａ 用量对试样拉伸、弯曲和冲击等性能所产生的较大的影响，采用偏光显微镜研究了不同交联剂 Ａ 用量下动态硫化 Ｐ Ｐ／ Ｅ Ｐ Ｄ Ｍ 中连续相 Ｐ Ｐ 的晶体结构和分散相 Ｅ Ｐ Ｄ Ｍ 的形态结构特征。结果显示，当交联剂 Ａ 为０ ．５ 份时， Ｐ Ｐ 降解很少， 而 Ｅ Ｐ Ｄ Ｍ却能充分交联， 并以较微细的颗粒均匀分布于 Ｐ Ｐ 连续相中， 在 Ｐ Ｐ 球晶间形成缓冲层， 使 Ｐ Ｐ 球晶细小且均匀， 晶界面模糊，从而在较少损害拉伸和弯曲性能的前提下提高韧性。但当交联剂过量时， Ｐ Ｐ 降解加剧， Ｅ Ｐ Ｄ Ｍ 形成较大的分散颗粒， 减小了与 Ｐ Ｐ 接触的相界面， 从而削弱对 Ｐ Ｐ 球晶的上述作用效果， 其结果是拉伸和弯曲性能下降， 同时冲击韧性亦下降。

一种橡胶硫化有限元分析方法

提出一种橡胶硫化过程的有限元分析方法,考虑了热导率和比热容随温度和硫化程度的变化关系,分别采用Nth-order,Piloyan,Kamal-Ryan,Kamal-Sourour和Rafei五个动力学模型拟合试验所得的橡胶流变曲线,找出最佳动力学模型,采用无量纲参数并结合Arrhenius函数来描述诱导期。以洗衣机配件橡胶压头为例,运用ABAQUS软件及其用户子程序UMATHT对压头硫化模型进行数值计算,并分析了压头在硫化过程中的焦烧时间、温度和硫化程度等热性能参数。结果表明,所提出的方法是切实可行的,为橡胶制品的硫化工艺过程设计提供了一种较为经济实用的预估方法。

橡胶微波加热硫化的有限元分析

运用有限单元法求解Maxwell方程和传热方程,并采用ANSYS有限元软件计算和分析橡胶传统的热量由外向内传递的加热过程和微波加热过程。结果表明:微波加热硫化橡胶加热时间短,效率高;橡胶内的电场强度分布、焦耳热密度分布和温度分布都不均匀;随着微波加热时间的延长,胶料内的温度提高,但处于较高硫化温度的胶料范围几乎无变化。

电子束辐射预硫化天然橡胶/丁苯橡胶并用体系的研究

以天然橡胶/丁苯橡胶(Natural rubber/styrene butadiene rubber,NR/SBR)并用体系为基材,采用电子束辐照技术对其进行辐射预硫化,研究了不同吸收剂量下,材料交联度、硫化速度及格林强度的变化趋势,并评价了电子束辐射预硫化对材料最终力学性能的影响。结果表明:NR/SBR并用体系的交联度和格林强度随吸收剂量的增加而提高,热硫化速度基本不受吸收剂量的影响,可实现NR/SBR并用体系的辐射预硫化;辐射预硫化与未辐射预硫化的NR/SBR相比,完全硫化后材料的力学性能相差不大。

轮胎硫化过程的数值模拟技术

把轮胎硫化热传导作为轴对称问题处理,从用热流密度表示的轴对称问题的有热源的非稳态热传导方程出发,建立了复合材料轴对称结构热传导分析有限元列式,进而结合轮胎硫化生热机理及变化的轮胎硫化加温历程研制了一个较全面地考虑胎硫化过程复杂性的有限元分析软件。用该软件对某轮胎的硫化过程进行了仿真计算,得到了一系列的数值计算结果。可以看出这些数值计算结果是符合实际的。