橡膠硫化的主要方法如下:
A. 硫黃硫化
這是最古老、最傳統、也是應用最廣的硫化方法(由
查理斯·固特異所發明)。
原理:以硫黃作為交聯劑,在高溫下使橡膠分子鏈之間形成硫鍵(單硫鍵、雙硫鍵或多
硫鍵)。
適用橡膠:天然橡膠(NR)、丁苯橡膠(SBR)、丁腈橡膠(NBR)以及
其他通用合成橡膠。
特點:成本低、工藝成熟,物理機械性能優異(例如
高彈性與高強度)。缺點是耐熱性相對較差(多硫
鍵在高溫下容易斷裂),並可能出現硫霜(噴霜)現象。
B. 過氧化物硫化
這是矽膠及某些特種橡膠常用的硫化方法,在鉑金硫化出現之前
曾是矽膠硫化的主要方式。原理:以有機
過氧化物(如2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧基)己烷)作為硫化
劑。受熱時過氧化物分解產生自由基,引發橡膠
分子鏈交聯,形成碳-碳鍵。
適用橡膠:矽橡膠(舊工藝)、三元乙丙橡膠
(EPDM)、氟橡膠(FKM)等。
特點:所形成的碳-碳鍵鍵能高,因此製品的耐熱性
優於硫黃硫化。但缺點是硫化過程中會產生
氣味強烈的小分子副產物(如苯乙酮),且
模具容易積垢污染。
此外,製品的透明度一般不如鉑金硫化
矽橡膠。
C. 鉑金硫化(加成型)
鉑金硫化是矽膠的一種加成型硫化。在此過程中,
矽膠分子鏈在鉑催化劑作用下交聯,由
塑性的線性結構轉變為彈性的三維網狀結構。
鉑金矽橡膠的主要特點:
食品級/醫療級安全:這是其最大優勢。硫化過程中不會產生有毒副產物(如
過氧化物硫化時生成的酮類或羧酸類物質),
因此特別適合與食品
及人體接觸的製品(如奶瓶與奶嘴、烘焙模具、醫療器材)。
無味、無析出物:製品通常無氣味,具有極高的
透明度與光滑表面。
耐熱性、耐候性與化學穩定性優異。
環保合規:符合嚴格的食品接觸材料標準,包括FDA(美國
食品藥物管理局)與LFGB(德國食品與日用品法)。
D. 金屬氧化物硫化
原理:以金屬氧化物(如氧化鋅、氧化鎂)作為硫化劑。
適用橡膠:氯丁橡膠(CR)、氯磺化聚乙烯橡膠(CSM)、
氯化聚乙烯(CPE)等。
特點:此類橡膠通常含有鹵素,金屬氧化物可與
鹵化氫反應,促進交聯。
E. 樹脂硫化
原理:以烷基酚醛樹脂作為硫化劑。
適用橡膠:丁基橡膠(IIR)、三元乙丙橡膠(EPDM)。
特點:主要用於丁基橡膠,硫化膠的耐熱性
優異,常用於熱硫化膠囊或輪胎氣密層。
總結
| 硫化 方法 | 適用橡膠 | 優點 | 缺點 | 典型應用 |
| 鉑金硫化 | 矽橡膠 | 最安全、無味、透明且環保 | 成本高,對原料純度要求嚴格 | 嬰兒用品、醫療植入物、高端烘焙模具 |
| 硫黃硫化 | 天然橡膠、丁苯橡膠等 | 成本低、強度高,工藝成熟 | 有氣味、可能起泡,耐熱性一般 | 輪胎、傳動帶、軟管與鞋底 |
| 過氧化物硫化 | 矽橡膠、三元乙丙橡膠、氟橡膠 | 耐熱性好 ,壓縮永久變形小 | 有氣味、易污染模具,收縮率大 | 汽車密封件、耐熱軟管、電纜 |
| 金屬氧化物硫化 | 氯丁橡膠 | 硫化速度快,物理性能優異 | 存放易焦燒,比重增加 | 電線電纜、膠黏劑、工業製品 |
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