橡胶生胶的缺点包括强度低、弹性小,遇冷变硬、遇热变黏,容易老化等问题。为解决这些问题,早在19世纪40年代,人们发现通过将橡胶与硫黄一同加热,可以使橡胶发生交联,这一过程被习惯称为“硫化。硫化极大地改进了生胶性能,扩大了橡胶的应用范围,为大规模橡胶生产与应用奠定了基础。因此,硫化对于橡胶及其制品的制造和应用具有重要意义。
硫化是一个复杂的化学过程,它使具有塑性和黏性的胶料在一定条件下通过化学或物理作用,转化为空间网状结构的橡胶,从而获得更好的物理机械性能和其他性能。硫化实质是交联过程,使线型橡胶分子结构转化为立体网状结构。硫化的关键在于外部条件,包括加热、辐射等,以及用于交联的硫化剂,如硫黄、过氧化物、金属氧化物、树脂、胺类物质等。硫化促进剂和活性剂的使用可提高硫化效率和质量。确定和控制合理的硫化工艺条件是确保橡胶制品质量的关键。
硫化后,橡胶的性能发生显著变化。定伸强度、硬度、抗张强度、伸长率、永久变形和弹性等物理机械性能和化学性能均得到改善。然而,橡胶性能的变化并非一直增加或减少,而是随硫化程度的增加而变化。例如,定伸强度、硬度随交联密度增加而增加,抗张强度在一定范围内增加后可能减少,伸长率和永久变形随交联度增加而降低,而弹性则因交联而显著增加。
在工业生产中,橡胶硫化通常在硫化罐中进行,硫化罐通过精确控制硫化温度、时间、压力,实现批量加工。硫化罐按加热方式可分为蒸汽硫化罐、电加热硫化罐、导热油硫化罐等,选择时需考虑生产厂家的实际情况。硫化罐属于中低压压力容器,对产品质量和生产操作有技术要求,因此选择设备时需考虑专业压力容器生产厂家。