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1、第六章第六章 压制成型压制成型 压制成型压制成型是高分子材料成型加工技术中历史最悠久，也是高分子材料成型加工技术中历史最悠久，也是最为重要的一种工艺。是最为重要的一种工艺。几乎所有的高分子材料都可用此方法来成型制品。几乎所有的高分子材料都可用此方法来成型制品。考虑到生产效率、制品尺寸、产品使用的特点，目前主考虑到生产效率、制品尺寸、产品使用的特点，目前主要用于：要用于：热固性塑料热固性塑料(为何热塑性塑料不常用？为何热塑性塑料不常用？)、橡胶制品、复合、橡胶制品、复合材料的成型。材料的成型。压制成型压制成型模压成型模压成型层压成型层压成型热固性塑料模压成型（热固性塑料模压成型（压塑模塑压塑模塑
2、）橡胶的模压成型（橡胶的模压成型（模型硫化模型硫化）增强复合材料的模压成型增强复合材料的模压成型复合材料的高压层压成型复合材料的高压层压成型复合材料低压成型（复合材料低压成型（接触成型接触成型）（不用模具）（不用模具）模压成型模压成型第一节第一节 热固性塑料的模压成型热固性塑料的模压成型 将压塑料置于金属模具的型腔内，然后闭模在加热、将压塑料置于金属模具的型腔内，然后闭模在加热、加压的情况下，使塑料熔融、流动、充满型腔，经适当加压的情况下，使塑料熔融、流动、充满型腔，经适当的放气，经保压后，塑料就充分交联固化为制品，因为的放气，经保压后，塑料就充分交联固化为制品，因为热固性塑料经交联固化后，其
3、分子结构变成三维交联的热固性塑料经交联固化后，其分子结构变成三维交联的体形结构，所以制品体形结构，所以制品可以趁热脱模可以趁热脱模。工艺特点：工艺特点：成型工艺及设备成熟，是较老的成型工艺，设备和成型工艺及设备成熟，是较老的成型工艺，设备和模具比注射成型简单。模具比注射成型简单。间歇成型，生产周期长，生产效率低，劳动强度大，间歇成型，生产周期长，生产效率低，劳动强度大，难以自动化。难以自动化。制品质量好，不会产生内应力或分子取向。制品质量好，不会产生内应力或分子取向。能压制较大面积的制品，但不能压制形状复杂及厚能压制较大面积的制品，但不能压制形状复杂及厚度较大的制品。度较大的制品。制品成型后，
4、可趁热脱模。制品成型后，可趁热脱模。一、热固性模塑料的成型工艺性能一、热固性模塑料的成型工艺性能1、流动性、流动性 热固性模塑料的流动性是指其在受热和受压情况下充热固性模塑料的流动性是指其在受热和受压情况下充满整个模具型腔的能力。满整个模具型腔的能力。流动性即可塑性，对成型加工极为重要，直接影响热流动性即可塑性，对成型加工极为重要，直接影响热固性塑料成型过程中的物理化学行为及制品的质量。固性塑料成型过程中的物理化学行为及制品的质量。影响流动性的因素：影响流动性的因素：（1）压模塑料的性能和组成（）压模塑料的性能和组成（分子量、颗粒形状、小分子分子量、颗粒形状、小分子）（2）模具与成型条件（）模
5、具与成型条件（光洁度、流道形状、预热光洁度、流道形状、预热）流动性过大过小的后果：流动性过大过小的后果：太大：溢出模外，塑料在型腔内填塞不紧，或树脂与填料太大：溢出模外，塑料在型腔内填塞不紧，或树脂与填料太小：难于在压力下充满型腔，造成缺料，不能模压大型、太小：难于在压力下充满型腔，造成缺料，不能模压大型、复杂及厚制品。复杂及厚制品。分头聚集。分头聚集。2、固（硬）化速率、固（硬）化速率 用于衡量热固性塑料在压制成型时化学反应（交联）用于衡量热固性塑料在压制成型时化学反应（交联）的速度。的速度。定义：热固性塑料在一定温度和压力下，从熔融、流动到定义：热固性塑料在一定温度和压力下，从熔融、流动到
6、交联固化为制品的过程中，单位厚度的制品所需的时间，交联固化为制品的过程中，单位厚度的制品所需的时间，以以s/mm厚度表示，此值越小，固化速度越快。厚度表示，此值越小，固化速度越快。固化速度依赖于：固化速度依赖于：塑料的交联反应性质，成型时的具体情况：预压、预塑料的交联反应性质，成型时的具体情况：预压、预热、成型温度和压力。热、成型温度和压力。固化速度太大：固化速度太大：硬化太快，过早硬化，流动性下降，不能很好地充满硬化太快，过早硬化，流动性下降，不能很好地充满型腔，制品缺料，不能压制薄壁和形状复杂的制品。型腔，制品缺料，不能压制薄壁和形状复杂的制品。出现：表面先固化，流动性差。出现：表面先固化
7、，流动性差。固化速度太小：固化速度太小：生产周期生产周期 ，生产效率，生产效率 。3、成型收缩率、成型收缩率 高分子材料的热膨胀系数比模具（钢材）大得多，热高分子材料的热膨胀系数比模具（钢材）大得多，热固性塑料成型中发生交联，结构趋于紧密，加上低分子物固性塑料成型中发生交联，结构趋于紧密，加上低分子物挥发，体积必定收缩，尺寸变化很大。挥发，体积必定收缩，尺寸变化很大。成型收缩率：成型收缩率：一般高分子材料的一般高分子材料的SL在在13%，是模具，是模具设计设计的重要指的重要指标标。SL=LoLL100%产生收缩的基本原因：产生收缩的基本原因：化学结构的变化（交联）、热收缩、弹性回复、塑性化学结
8、构的变化（交联）、热收缩、弹性回复、塑性形变。形变。影响收缩率的因素：影响收缩率的因素：工艺条件、模具和制品的设计、塑料的性质。工艺条件、模具和制品的设计、塑料的性质。产生的后果：产生的后果：制品翘曲、开裂。制品翘曲、开裂。解决的办法：解决的办法：预热、采用不溢式模具、严格工艺规程。预热、采用不溢式模具、严格工艺规程。4、压缩率、压缩率 是粉状或粒状的热固性塑料的表观比重与制品比重之比。是粉状或粒状的热固性塑料的表观比重与制品比重之比。即压缩料在压制前后的体积变化。即压缩料在压制前后的体积变化。产生后果：产生后果：Rp越大，所需的模具装料室越大越大，所需的模具装料室越大消耗模具钢材，不利于消耗
9、模具钢材，不利于传热，生产效率低，易混入空气。传热，生产效率低，易混入空气。解决方法：解决方法：预压。预压。酚醛压缩粉经预压：酚醛压缩粉经预压：Rp从从2.8 1.25Rp=d2d1=V1V25、水份与挥发物的含量、水份与挥发物的含量游离水，以及受热受压时所释放出的氨、甲醛与结合水。游离水，以及受热受压时所释放出的氨、甲醛与结合水。产生后果：产生后果：流动性太大，收缩率大，翘曲，无光泽，波纹。流动性太大，收缩率大，翘曲，无光泽，波纹。解决方法：解决方法：预热。预热。6、细度与均匀度、细度与均匀度细度：颗粒直径大小；细度：颗粒直径大小；均匀度：颗粒间直径大小的差距。均匀度：颗粒间直径大小的差距。
10、二、模压成型的设备和模具二、模压成型的设备和模具1、成型设备压机、成型设备压机压机的作用：压机的作用：通过模具对塑料传热和施加压力；通过模具对塑料传热和施加压力；提供成型的必要条件：提供成型的必要条件：T，P；开启模具和顶出制品。开启模具和顶出制品。压机压机 机械加压、液压（上压式、下压式）机械加压、液压（上压式、下压式）图图6-1 上压式液压机上压式液压机图图6-2 下压式液压机下压式液压机2、模具、模具 模具（钢制），有多种类型，结构形式通常较简单。模具（钢制），有多种类型，结构形式通常较简单。模压成型用的模具常有的有三种：模压成型用的模具常有的有三种：1）溢式模具）溢式模具 图图6-3溢
11、式模具示意图溢式模具示意图2）不溢式模具）不溢式模具 图图6-4不溢式模具示意图不溢式模具示意图3）半溢式模具）半溢式模具 图图6-5半溢式模具示意图半溢式模具示意图三、模压成型工艺三、模压成型工艺 压模成型用的压塑料大多数是由热固性树脂加上粉状或压模成型用的压塑料大多数是由热固性树脂加上粉状或纤维的填料等配合剂而成。纤维的填料等配合剂而成。模压成型的工艺流程：模压成型的工艺流程：压塑料压塑料 计量计量 预压、预热预压、预热 加料加料 闭模（模压）闭模（模压）排气排气 保压固化保压固化 脱模冷却脱模冷却 修整修整 热固化性质品热固化性质品模具预热模具预热 嵌件放置嵌件放置1、计量、计量重量法：
12、按质量加料。准确但麻烦；重量法：按质量加料。准确但麻烦；容量法：按体积加料。方便但不及重量法准确。容量法：按体积加料。方便但不及重量法准确。记数法：按预压坯料计算。操作最快，但预先有个记数法：按预压坯料计算。操作最快，但预先有个2、预压、预压 在室温下，把定量的料预先用冷压法压成一顶形在室温下，把定量的料预先用冷压法压成一顶形状大小的胚料。状大小的胚料。预压计量操作。预压计量操作。预压的优点：预压的优点：加料快，准确，简单，便于运转。加料快，准确，简单，便于运转。降低压缩率，可减小模具的装料量。降低压缩率，可减小模具的装料量。使物料中空气含量少，利于传热。使物料中空气含量少，利于传热。改进预热
13、规程。（预压后可提高预热温度）改进预热规程。（预压后可提高预热温度）缺点：增加一道工序，成本高。缺点：增加一道工序，成本高。预压压力：预压压力：一般控制在使预压物的密度达到制品最大密度的一般控制在使预压物的密度达到制品最大密度的80%为为宜。宜。预压压预压压力的范力的范围围：40200MPa3、预热、预热热固性塑料在模压前的加热有预热和干燥双重意义。热固性塑料在模压前的加热有预热和干燥双重意义。预热的优点：预热的优点：加快固化速度，缩短成型时间。加快固化速度，缩短成型时间。提高流动性，增进固化的均匀性。提高流动性，增进固化的均匀性。减少制品的内应力，提高制品质量。减少制品的内应力，提高制品质量
14、。降低模压压力降低模压压力。（预热：。（预热：1520MPa，未预热：，未预热：2535MPa）预热时间与预热温度有关联，当预热温度确定后可通预热时间与预热温度有关联，当预热温度确定后可通过试验，作出预热时间与成型流动性的关系曲线，然后在过试验，作出预热时间与成型流动性的关系曲线，然后在曲线上找出最佳流动性所对应的预热时间。曲线上找出最佳流动性所对应的预热时间。预热方法：预热方法：热板加热，烘箱加热、热板加热，烘箱加热、远红外线加热、高频加热。远红外线加热、高频加热。4、嵌件安放、嵌件安放 嵌件通常是制品的导电部分，或使制品与其他物体结嵌件通常是制品的导电部分，或使制品与其他物体结合用的，安放
15、要求：正确，平稳。合用的，安放要求：正确，平稳。5、加料、加料 加料量多，则制品毛边厚，难以脱模；少则制品不紧密，加料量多，则制品毛边厚，难以脱模；少则制品不紧密，光泽差；所以加料量要准确。光泽差；所以加料量要准确。加料工序强调的是加料工序强调的是加料准确加料准确和和合理堆放合理堆放。一般应堆成一般应堆成“中间高，四周低中间高，四周低”的形式。原因：的形式。原因：有利于排气；有利于排气；闭模中对模与物料接触时少冲料闭模中对模与物料接触时少冲料 6、闭模、闭模加料完后，即使阳模、阴模闭合加料完后，即使阳模、阴模闭合应先快后慢应先快后慢 阳模未接触物料之前，应尽可能使闭模阳模未接触物料之前，应尽可
16、能使闭模速度快，而当阳模快要接触到物料时，速度快，而当阳模快要接触到物料时，闭模速度要放慢。闭模速度要放慢。先快的优点：先快的优点：有利于缩短非生产时间；有利于缩短非生产时间；避免塑料在未施压前即固避免塑料在未施压前即固避免塑料降解。避免塑料降解。后慢的优点：后慢的优点：防止模具损伤和嵌件移位；防止模具损伤和嵌件移位；有利于充分排除模内空气。有利于充分排除模内空气。化；化；7、排气、排气 排气的原因：排气的原因：热固性塑料在加工中因缩聚等化学反应会热固性塑料在加工中因缩聚等化学反应会释放出小分子物质，在成型温度下体积膨胀，形成气泡。释放出小分子物质，在成型温度下体积膨胀，形成气泡。排气的作用：
17、排气的作用：赶走气泡、水份、挥发物，缩短固化周期，赶走气泡、水份、挥发物，缩短固化周期，避免制品内部出现气泡或分层现象。避免制品内部出现气泡或分层现象。排气的方式：排气的方式：卸压，松模，时间很短即可（零点几秒卸压，松模，时间很短即可（零点几秒几秒），如此连续几次（几秒），如此连续几次（25次）次）排气的次数、间隔时间等，决定于所模压物料的性质。排气的次数、间隔时间等，决定于所模压物料的性质。何时排气：不能过早，也不能过迟。何时排气：不能过早，也不能过迟。8、固化、固化 在一定的在一定的P、T下，经过一定的下，经过一定的t，使缩聚反应达到，使缩聚反应达到要求的交联程度。要求的交联程度。从理论上
18、说，经过固化后，原来可溶可熔的线型树从理论上说，经过固化后，原来可溶可熔的线型树脂变成了不溶不熔的体型结构的材料。脂变成了不溶不熔的体型结构的材料。在实际操作中，全部固化过程不一定完全在固化阶段在实际操作中，全部固化过程不一定完全在固化阶段完成，而在脱模以后的完成，而在脱模以后的“后烘后烘”工序完成。以提高设备利工序完成。以提高设备利用率。用率。例：例：酚醛塑料的后烘温度：酚醛塑料的后烘温度：90150时间：几小时几十小时时间：几小时几十小时9、脱模、脱模热固性塑料可趁热脱模，通常靠顶出杆来完成。热固性塑料可趁热脱模，通常靠顶出杆来完成。（问题：热塑性塑料呢？）（问题：热塑性塑料呢？）热脱模须
19、注意两个问题：热脱模须注意两个问题：防止冷却翘曲防止冷却翘曲 防止产生内应力防止产生内应力10、后处理、后处理热处理热处理 消除内应力；进一步固化，直至固化完全。消除内应力；进一步固化，直至固化完全。整修整修 修边修边处理温度比成型温度高处理温度比成型温度高1050四、压模成型工艺条件及控制四、压模成型工艺条件及控制热固性压塑料在模腔内变化情况：热固性压塑料在模腔内变化情况：压塑料压塑料 软化、熔融软化、熔融 流动流动 充模充模 固化固化 制品制品可熔可溶可熔可溶物理变化物理变化化学变化化学变化 不熔不溶不熔不溶加料闭模加料闭模模压模压 放气放气 保压保压 整个过程，热固性树脂不仅有物理变化，
20、而且还有复杂整个过程，热固性树脂不仅有物理变化，而且还有复杂的化学交联反应。的化学交联反应。模具外的加热和加压的结果：模腔内在发生化学、物理变模具外的加热和加压的结果：模腔内在发生化学、物理变化的同时。模具内的压力、塑料的体积以及温度也随之变化。化的同时。模具内的压力、塑料的体积以及温度也随之变化。实线：无凸肩（不溢式）模具实线：无凸肩（不溢式）模具虚线：有凸肩（半溢式）模具虚线：有凸肩（半溢式）模具三大工艺因素三大工艺因素模压压力模压压力模压温度模压温度模压时间模压时间1、模压压力、模压压力 压机对制品平面垂直方向施加的单位压力（压机对制品平面垂直方向施加的单位压力（MPa），），生产上常用
21、压机的表压表示，可以换算。生产上常用压机的表压表示，可以换算。压力的作用：压力的作用：促进物料流动，充满型腔提高成型效率。促进物料流动，充满型腔提高成型效率。增大制品密度，提高制品的内在质量。增大制品密度，提高制品的内在质量。克服放出的低分子物及塑料中的挥发物所产克服放出的低分子物及塑料中的挥发物所产生的压力，从而避免制品出现气泡、肿胀或脱皮。生的压力，从而避免制品出现气泡、肿胀或脱皮。闭合模具，赋予制品形状尺寸。闭合模具，赋予制品形状尺寸。成型时所需的模压压力：成型时所需的模压压力：Pm=PgD24Am式中：式中：Pm 模压压力（模压压力（MPa）Pg 压机实际使用的液压，即表压（压机实际使
22、用的液压，即表压（MPa）Am 制品在受力方向上的投影面积（制品在受力方向上的投影面积（cm2）D 压机主油缸活塞的直径（压机主油缸活塞的直径（cm）一般，热固性塑料如一般，热固性塑料如PF、UF：Pm=1530MPa 模压压力的选择与压塑料的工艺性能和制品的成型模压压力的选择与压塑料的工艺性能和制品的成型条件有关：条件有关：工艺性能工艺性能流动性流动性 固化速度固化速度压缩率压缩率模压压力模压压力模压压力模压压力模压压力模压压力成型条件成型条件经过预热经过预热模压温度模压温度制品深度制品深度形状复杂形状复杂制品密度制品密度模压压力？模压压力？模压压力？模压压力？模压压力模压压力模压压力模压压
23、力模压压力模压压力 模压压力主要受物料在模腔内模压压力主要受物料在模腔内的流动情况制约。的流动情况制约。与温度有关与温度有关压力对流动性的影响：压力对流动性的影响：压力高，一般对各种性能是压力高，一般对各种性能是有利的，但对模具使用寿命有影响有利的，但对模具使用寿命有影响，设备功率消耗大。，设备功率消耗大。流动性与温度（预热温度）的关系：流动性与温度（预热温度）的关系：A：塑料可以充满模腔的区域：塑料可以充满模腔的区域B:塑料不能充满模腔的区域塑料不能充满模腔的区域模压压力（模压压力（Pm）与预热温度（）与预热温度（Tp）的关系）的关系2、模压温度、模压温度即成型时的模具温度。即成型时的模具温
24、度。塑料受热熔融来源于模具的传热。塑料受热熔融来源于模具的传热。模压温度的高低，主要由塑料的本性来决定模压温度的高低，主要由塑料的本性来决定 交联交联模温影响：模温影响：塑料的流动性塑料的流动性 成型时的充满是否顺利成型时的充满是否顺利 硬化速度硬化速度 制品的质量制品的质量的要求。的要求。在一定温度范围内：在一定温度范围内：T :硬化速度硬化速度 ，粘度，粘度 ，流动性，流动性 。但又由于但又由于T ,固化速度固化速度 ,使粘度使粘度 ，故流动性，故流动性 。所以：随所以：随T 流动性流动性 温度曲线具有峰值。温度曲线具有峰值。如果如果Tp 软化趋势软化趋势 交联趋势交联趋势Pm（即（即Pm
25、低也能顺利充模）低也能顺利充模）如果如果Tp交联趋势交联趋势 软化趋势软化趋势Pm（即（即Pm高才能顺利充模）高才能顺利充模）模压压力（模压压力（Pm）与模压温度（）与模压温度（Tm）的关系）的关系所以，闭模后应迅速增加所以，闭模后应迅速增加压力，使塑料在温度还不压力，使塑料在温度还不很高而流动性又较大时充很高而流动性又较大时充满模腔各部分。满模腔各部分。一般情况下：一般情况下：温度升高，硬化速度温度升高，硬化速度 。固化时间。固化时间 ，周期，周期 ，对生，对生产有利。产有利。模温太高的后果：模温太高的后果：树脂和有机物分解树脂和有机物分解硬化速度太快，造成外层先固化，不在流动，气体难硬化速
26、度太快，造成外层先固化，不在流动，气体难以排出，制品缺料，内应力以排出，制品缺料，内应力 ，制品质量，制品质量 。模温太低的后果：模温太低的后果：硬化不足，质量下降硬化不足，质量下降硬化周期长硬化周期长日用模塑料（日用模塑料（PF、UF）的模压成型温度：）的模压成型温度：1451553、模压时间、模压时间塑料从充模加压到完全固化为止的这段时间。塑料从充模加压到完全固化为止的这段时间。压膜时间的长短决定于：压膜时间的长短决定于：硬化速度（与树脂种类有关）硬化速度（与树脂种类有关）制品的形状、厚度制品的形状、厚度压膜工艺条件：压膜工艺条件：T，P是否预压、预热是否预压、预热一般：一般：T ，固化快
27、，模压时间，固化快，模压时间 ，周期，周期 。P影响不明显，但影响不明显，但P ,模压时间略有模压时间略有 。厚度的影响：厚度的影响：预热的影响：预热的影响：预热减少了塑料的充预热减少了塑料的充模和升温时间，可使整个模和升温时间，可使整个模压时间缩短。模压时间缩短。总之，模压时间长，可使制品交联固化完全，性能总之，模压时间长，可使制品交联固化完全，性能 。模压时间太长：模压时间太长：生产效率生产效率 ；长时间高温将使树脂降解。长时间高温将使树脂降解。模压时间太短：模压时间太短：硬化不足，外观无光，性能硬化不足，外观无光，性能 。一般，一般，PF、UF的模压时间为：的模压时间为：1min/1mm
28、制品厚度制品厚度 对模压成型的工艺条件：压力、温度、时间三对模压成型的工艺条件：压力、温度、时间三者要综合考虑。者要综合考虑。一般原则：一般原则：在保证制品质量的前提下，尽可能地降低压力。在保证制品质量的前提下，尽可能地降低压力。温度和缩短时间。温度和缩短时间。第二节第二节 橡胶制品的模型硫化橡胶制品的模型硫化 压模成型广泛应用于各种橡胶制品的生产。橡胶模压压模成型广泛应用于各种橡胶制品的生产。橡胶模压所用的原料是混炼胶或经成型后的橡胶半成品。生产工艺所用的原料是混炼胶或经成型后的橡胶半成品。生产工艺基本上与热固性塑料的模压成型相同，橡胶成型最后是通基本上与热固性塑料的模压成型相同，橡胶成型最
29、后是通过交联（硫化）形成网状结构的制品。过交联（硫化）形成网状结构的制品。在橡胶制品生产中，硫化是最后的一道加工工序，而在橡胶制品生产中，硫化是最后的一道加工工序，而模型硫化在硫化工艺中的使用最为广泛。模型硫化在硫化工艺中的使用最为广泛。橡胶硫化设备橡胶硫化设备一、橡胶制品及生产工艺一、橡胶制品及生产工艺1、橡胶制品品种、橡胶制品品种轮胎：生胶的轮胎：生胶的5060胶带：运输胶带、传动胶带胶带：运输胶带、传动胶带胶管：软管、纤维增强胶管：软管、纤维增强胶鞋：贴合鞋、模压鞋、注压鞋胶鞋：贴合鞋、模压鞋、注压鞋其它橡胶工业制品：油封、胶布、胶板、胶辊其它橡胶工业制品：油封、胶布、胶板、胶辊橡胶制品
30、：模型制品、非模型制品。橡胶制品：模型制品、非模型制品。2、橡胶制品生产工艺、橡胶制品生产工艺橡胶工艺：橡胶工艺：干胶工艺干胶工艺和乳胶工艺和乳胶工艺生胶生胶 塑炼塑炼 塑炼胶塑炼胶配合剂配合剂 配料配料 混炼混炼 混炼胶混炼胶纤维材料纤维材料金属材料金属材料 溶剂溶剂 成型（半成品）成型（半成品）注压、模压、注压、模压、压出、压延、涂浸胶压出、压延、涂浸胶成型硫化成型硫化同时进行同时进行硫化硫化制品制品二、橡胶制品的硫化二、橡胶制品的硫化1、橡胶在硫化前后结构和性能的变化、橡胶在硫化前后结构和性能的变化硫化前硫化前 线形结构，分子间以范德华力相互作用线形结构，分子间以范德华力相互作用硫化时硫
31、化时 分子被引发，发生化学交联反应分子被引发，发生化学交联反应硫化后硫化后 网状结构，分子间主要已以化学键结合网状结构，分子间主要已以化学键结合硫化前：硫化前：结构：线性大分子，分子与分子之间无价键力；结构：线性大分子，分子与分子之间无价键力；性能：可塑性大，伸长率高，具可溶性。性能：可塑性大，伸长率高，具可溶性。硫化后：硫化后：结构：结构：1）化学键；）化学键；2）交联键的位置；）交联键的位置；3）交联程度；）交联程度；4）交联）交联性能：性能：1）力学性能（定伸强度、硬度、拉伸强度、伸）力学性能（定伸强度、硬度、拉伸强度、伸长率、弹性）；长率、弹性）；2）物理性能；）物理性能；3）化学稳定
32、性）化学稳定性硫化后橡胶的性能变化：硫化后橡胶的性能变化：以天然橡胶为例，随硫化程度的提高：以天然橡胶为例，随硫化程度的提高：1）力学性能的变化）力学性能的变化弹性弹性扯断强度扯断强度定伸强度定伸强度硬度硬度伸长率伸长率疲劳生热疲劳生热压缩永久变形压缩永久变形提高提高降低降低2）物理性能的变化）物理性能的变化透气率、透水率降低透气率、透水率降低不能溶解，只能溶胀不能溶解，只能溶胀耐热性提高耐热性提高3）化学稳定性的变化）化学稳定性的变化化学稳定性提高。化学稳定性提高。原因：原因：a.交联反应使化学活性很高的基团或原子不复存交联反应使化学活性很高的基团或原子不复存在，使老化反应难以进行。在，使老
33、化反应难以进行。b.网状结构阻碍了低分子的扩散，导致橡胶老化的网状结构阻碍了低分子的扩散，导致橡胶老化的自由基难以扩散。自由基难以扩散。2、硫化历程、硫化历程（1）焦烧期）焦烧期硫化起步阶段，硫化诱导期硫化起步阶段，硫化诱导期硫化起步硫化起步 硫化时，胶料开始变硬而后不能进行热塑性硫化时，胶料开始变硬而后不能进行热塑性流动的那一点时间（焦烧）。流动的那一点时间（焦烧）。焦烧期的长短：决定了胶料的焦烧性及操作安全性。焦烧期的长短：决定了胶料的焦烧性及操作安全性。取决于配方，特别是促进剂。可用迟效性取决于配方，特别是促进剂。可用迟效性促进剂：促进剂：CZ。焦烧时间的起点：实际上是从混炼时加入硫磺的
34、那一刻开焦烧时间的起点：实际上是从混炼时加入硫磺的那一刻开始。始。焦烧时间焦烧时间操作焦烧时间操作焦烧时间 混炼，停放，成型混炼，停放，成型残余焦烧时间残余焦烧时间 进入模具后加热开始到开始进入模具后加热开始到开始硫化这段时间硫化这段时间若：操作焦烧时间若：操作焦烧时间 焦烧时间，就发生焦烧焦烧时间，就发生焦烧防止焦烧：防止焦烧：具有较长的焦烧时间：配方具有较长的焦烧时间：配方混炼、停放要低温，成型时要迅速，即减少焦烧混炼、停放要低温，成型时要迅速，即减少焦烧时间时间（2）欠硫期）欠硫期预硫阶段预硫阶段诱导期后，开始交联，至正硫化。诱导期后，开始交联，至正硫化。在此阶段，交联度低，即使在此阶段
35、的后期，性能在此阶段，交联度低，即使在此阶段的后期，性能（只要是拉伸强度、弹性等）尚未达到预期的要求。（只要是拉伸强度、弹性等）尚未达到预期的要求。但其抗撕性、耐磨性、则优于正硫化胶料，若要求但其抗撕性、耐磨性、则优于正硫化胶料，若要求这些性能时制品可以轻微欠硫。这些性能时制品可以轻微欠硫。（3）正硫期）正硫期正硫化阶段正硫化阶段 制品达到适当的交联度的阶段，此时各项力学性能制品达到适当的交联度的阶段，此时各项力学性能均达到或接近最佳值，其综合性能最好。均达到或接近最佳值，其综合性能最好。正硫化是一个阶段正硫化是一个阶段 各项性能基本上保持恒定或各项性能基本上保持恒定或变化很少，也称硫化平坦期
36、。变化很少，也称硫化平坦期。硫化平坦期的宽窄取决于：配方、温度等。硫化平坦期的宽窄取决于：配方、温度等。正硫化时间的选取：拉伸强度达到最高值略前的时间。正硫化时间的选取：拉伸强度达到最高值略前的时间。主要是考虑主要是考虑“后硫化后硫化”。（4）过硫期）过硫期正硫化后，继续硫化进入过硫化。正硫化后，继续硫化进入过硫化。进入过硫化后：进入过硫化后：性能下降硫化返原（断炼多于交联，性能下降硫化返原（断炼多于交联，NR、IIR）性能恒定甚至上升非返原（交联占优、环化）性能恒定甚至上升非返原（交联占优、环化）交联和氧化断链两种反应贯穿于橡胶硫化过程的始终。交联和氧化断链两种反应贯穿于橡胶硫化过程的始终。
37、只是在硫化过程的不同阶段两种反应优势不同。只是在硫化过程的不同阶段两种反应优势不同。进入过硫的早晚，即硫化平坦期的宽窄，主要取决于进入过硫的早晚，即硫化平坦期的宽窄，主要取决于两个方面：两个方面：1）配方（如）配方（如TMTD）；）；2）温度。）温度。3、正硫化点的确定、正硫化点的确定（1）物理机械法）物理机械法（2）化学法）化学法（3）专用仪器法）专用仪器法 硫化特性曲线初始粘度、最低粘度、焦烧时间、硫化硫化特性曲线初始粘度、最低粘度、焦烧时间、硫化速度、正硫化时间、活化能。速度、正硫化时间、活化能。测定原理：胶料的剪切模量与交联密度成正比。测定原理：胶料的剪切模量与交联密度成正比。G=D
38、R T胶料剪切模量胶料剪切模量 交联密度交联密度 气体常数气体常数 温度温度硫化仪及其工作原理硫化仪及其工作原理曲线分析曲线分析硫化参数的确定硫化参数的确定t10、t90、平坦情况、平坦情况温度温度配方配方三、模型硫化工艺及硫化条件三、模型硫化工艺及硫化条件预热模具预热模具 加料加料 闭模闭模 加压加压 保压（硫化）保压（硫化）T、P、t放气放气（混炼胶、半成品）（混炼胶、半成品）脱模脱模制品制品 这一过程基本上与热固性塑料的模压成型相同，硫化这一过程基本上与热固性塑料的模压成型相同，硫化工艺条件是硫化压力、硫化温度和硫化时间。工艺条件是硫化压力、硫化温度和硫化时间。1、硫化温度、硫化温度 橡
39、胶的硫化是化学反橡胶的硫化是化学反应，与其他化学反应一样，应，与其他化学反应一样，硫化速度随温度的升高而硫化速度随温度的升高而加快，所以升高温度能提加快，所以升高温度能提高生产率高生产率 一般当温度每增加（降低）一般当温度每增加（降低）810，时间可缩短（增，时间可缩短（增加）一倍，两者有一关系：加）一倍，两者有一关系：t1t2KT1T210式中：式中：t1 T1时所需的硫化时间时所需的硫化时间t2 T2时所需的硫化时间时所需的硫化时间K 温度系数（通常取温度系数（通常取2）2、硫化时间、硫化时间 在一定的在一定的P、T下，下，t ，硫化程度，硫化程度 ，性能，性能 。但。但t太长，太长，会发
40、生降解，性能会发生降解，性能 ；t太短，没有达到较好的硫化。太短，没有达到较好的硫化。硫化时间的长短须服从于达到正硫化时的硫化效应硫化时间的长短须服从于达到正硫化时的硫化效应为准则。为准则。硫化效应：硫化效应：E=Itt，It 硫化硫化强强度，度，t 硫化硫化时间时间硫化强度：硫化强度：I=KT-10010K 硫化温度系数；硫化温度系数；T 胶料的硫化温度，胶料的硫化温度，To 规定硫化效应所采用的温度。一般规定硫化效应所采用的温度。一般To1003、硫化压力、硫化压力 大多数的橡胶制品的硫化是在一定压力下进行的，加大多数的橡胶制品的硫化是在一定压力下进行的，加压的目的和压力高低的影响同热固性塑料。压的目的和压力高低的影响同热固性塑料。胶料流动性差，制品形状复杂，制品表面花纹细致，结胶料流动性差，制品形状复杂，制品表面花纹细致，结构复杂，厚制品，硫化温度高，则硫化压力高一些。构复杂，厚制品，硫化温度高，则硫化压力高一些。一般模压制品的硫化压力为一般模压制品的硫化压力为24MPa。所以对硫化工艺条件的确定，人们总是利用硫化仪做硫所以对硫化工艺条件的确定，人们总是利用硫化仪做硫化特征曲线，反复测化特征曲线，反复测t、T后才确定的。原则是后才确定的。原则是t、T要匹配。要匹配。正确决定正确决定T、t、P是保证硫化胶质量的关键。是保证硫化胶质量的关键。