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雙酚類硫化體系(最常用):
過氧化物硫化體系:
溫度:160-200℃(雙酚體系常用 170-180℃,過氧化物體系常用 160-170℃)。溫度過低會導(dǎo)致交聯(lián)速度慢、生產(chǎn)效率低;過高則可能引發(fā)局部過熱,導(dǎo)致材料降解(表現(xiàn)為制品表面發(fā)粘或力學(xué)性能下降)。
時間:根據(jù)制品厚度設(shè)定,通常為 1-10 分鐘(厚度每增加 1mm,時間延長 0.5-1 分鐘)。例如,O 型圈(截面直徑 3mm)需 3-5 分鐘,厚壁墊片(10mm)需 8-10 分鐘,確保熱量穿透至中心,避免 “外熟內(nèi)生”。
壓力:模壓壓力通常為 10-30 MPa,確保膠料充滿模具型腔,避免缺膠、氣泡等缺陷。對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)制品(如帶嵌件的密封件),需采用分步加壓(先 5 MPa 排氣,再升至 20 MPa 保壓),排出膠料中的空氣和揮發(fā)物。
溫度曲線:采用階梯升溫模式,避免因快速升溫導(dǎo)致制品變形:
第一階段:120℃×1 小時(緩慢升溫,釋放表面揮發(fā)物);
第二階段:180℃×2 小時(促進交聯(lián)反應(yīng)深化);
第三階段:200-230℃×4-8 小時(雙酚體系常用 200℃,過氧化物體系常用 230℃),此時交聯(lián)密度達到峰值,凝膠含量提升至 95% 以上。
環(huán)境要求:需在通風(fēng)良好的烘箱中進行,空氣流速控制在 0.5-1m/s,及時排出硫化產(chǎn)生的小分子物質(zhì)(如苯酚、氟化物),避免其重新吸附在制品表面導(dǎo)致污染或異味。
冷卻方式:自然冷卻至 80℃以下再取出,避免快速降溫導(dǎo)致制品內(nèi)應(yīng)力集中(可能引發(fā)裂紋或尺寸收縮超標(biāo),收縮率需控制在 ±1.5% 以內(nèi))。
交聯(lián)密度:在 160-200℃范圍內(nèi),溫度每升高 10℃,硫化速度加快約 1 倍(阿倫尼烏斯定律),但超過 200℃后,雙酚體系的交聯(lián)效率會下降(雙酚 AF 分解加速)。
耐溫性:二次硫化溫度直接影響長期耐溫性 ——200℃硫化的制品在 250℃熱老化后,拉伸強度保持率比 180℃硫化的高 15%-20%,因更高溫度促進了更穩(wěn)定的交聯(lián)鍵形成。
預(yù)硫化時間不足會導(dǎo)致制品脫模后變形(因交聯(lián)不足,分子鏈易滑動);
二次硫化時間過短(<4 小時)會導(dǎo)致?lián)]發(fā)物殘留過多(重量損失率>3%),在后續(xù)使用中釋放氣體,污染接觸介質(zhì)(如食品、醫(yī)藥領(lǐng)域);
過長(>12 小時)則可能引發(fā)分子鏈斷裂,導(dǎo)致拉伸強度下降 5%-10%。
缺陷類型 | 典型成因 | 優(yōu)化方案 |
制品表面氣泡 | 預(yù)硫化排氣不充分;混煉膠含揮發(fā)物 | 增加預(yù)硫化分步排氣次數(shù)(3 次以上);混煉膠熟化時間延長至 24 小時 |
力學(xué)性能偏低 | 二次硫化溫度不足;交聯(lián)密度低 | 提高二次硫化溫度至 200℃;延長保溫時間至 6 小時 |
尺寸收縮超標(biāo) | 冷卻速度過快;模具設(shè)計未留收縮量 | 采用階梯冷卻(200℃→150℃→80℃,每階段 1 小時);模具尺寸放大 1.2%-1.5% |
表面發(fā)粘 | 預(yù)硫化溫度過高;硫化劑過量 | 降低預(yù)硫化溫度至 170℃;減少雙酚 AF 用量 0.5 份 |
預(yù)硫化設(shè)備:推薦采用全自動平板硫化機(帶 PLC 溫度控制系統(tǒng)),確保上下模溫差≤±2℃,避免制品局部性能差異。
二次硫化設(shè)備:需具備強制通風(fēng)和溫度均勻性(±5℃)的烘箱,如熱風(fēng)循環(huán)烘箱,避免因溫度梯度導(dǎo)致同批次制品性能波動。
操作禁忌:
避免裸手接觸未硫化膠料(汗液中的鹽分可能導(dǎo)致硫化缺陷);
二次硫化時禁止將不同硫化體系的制品同爐加熱(過氧化物的自由基會干擾雙酚體系的交聯(lián))。