摘要：由于橡胶的应用十分广泛，每年所需的橡胶总量一直居高不下，因而为确保其产量，有必要对其生产及加工技术进行研究。鉴于此，本文重点就橡胶的硫化行为及其最新的成型加工技术进行分析和探讨。
关键词：橡胶材料；硫化成型；方法
0引言
在原料橡胶中配合了硫化剂、硫化助剂、硫化促进剂、加工助剂、补强剂、填充剂、防老剂等配合剂之后，经过混炼的胶料通过成型加工机械对其施以热量和压力，便可以在模具或者硫化罐中进行硫化。但是，在存放或处于模具和成型机之中时，容易发生早期硫化(即焦烧)，而且，在模具和成型加工机中会发生硫化和流动的竞争。如果考虑到生产效率的问题，则硫化速度快者较好。而另一方面，从加工性方面考虑，则希望是不必担心焦烧的难以焦烧的胶料较好。在橡胶的成型加工性中，这二者往往相互矛盾，因此需要选择适当的橡胶材料的配方设计、模具、硫化设备和加工条件等，以取得二者的平衡。
1橡胶的硫化行为
所谓橡胶的硫化行为指的是橡胶中的线性大分子链以化学方式进行交联所构成的三维网状结构的变化过程，同此变化相对应地是胶料物理性能及其其他性能所产生的根本变化。这一方法最早应用于工业生产中，通过硫磺同橡胶的混合加热过程，使橡胶的机械及其工艺性能均变得更为实用，这也是橡胶进行生产加工过程中相当重要且必须的最后一道工序。橡胶的分子链发生硫化行为前后的状态如下图1所示:
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（a） （b）
图1橡胶分子链硫化前后的网络结构示意图
橡胶的硫化行为是一个多元组分进行参与所组成的复杂化学反应过程，在此行为发生的过程中，橡胶的各性能均会随着硫化时间的改变而发生改变，将橡胶某一性能的改变同硫化时间的关系为基础绘制曲线图即可得到橡胶的硫化历程图。
根据橡胶的硫化历程图，可将橡胶的硫化行为过程分为四个阶段，分别为焦烧、热硫化、平坦硫化及过硫化等阶段。
1)焦烧阶段:对应的是图中的ab段，指的是橡胶热硫化发生前延迟作用的时间，又称为焦烧时间。其长短同橡胶生产加工的安全性直接相关，其决定于胶料的主要配方成分，主要受到促进剂的影响。
2)热硫化阶段:对应的是图中的bc段，指的是硫化反应过程中的交联阶段，在此阶段橡胶的机械性能都得到了大幅度的提升。此段曲线的斜率愈大表明硫化反应的速度愈快，因而生产率也就越高。此段时间的长短是由温度以及胶料配方等所决定的，温度越高或者促进剂的用量越多，橡胶的硫化速度就越快。
3)平坦硫化阶段:所对应的是图中的cd段，指的是此性能曲线所出现的相对较为平坦的部分，此阶段硫化胶性能最好且相当稳定。此阶段的长短主要也是由胶料的配方所决定的。
4)过硫化阶段:所对应的是图中的d以后，此阶段交联键及链段会有裂解反应的发生，因此，胶料机械性能会发生显著地下降。
在该硫化历程图中，从加热胶料开始到平坦期为止所需时间称之为橡胶的正硫化时间，其包括两个部分，即焦烧时间及热硫化时间。通常情况下，必须设法将焦烧时间进行延长，防止加工过程中早期硫化现象的发生，同时，还应当缩短热硫化的时间以便生产率的提高。
为促使橡胶的机械及工艺性能得以进一步地提高，进行塑炼及混炼的过程中，还需向橡胶配料中进行多种添加剂的掺入，例如补强剂、促进剂、塑解剂等，以下分别对其进行介绍:
补强可以促使橡胶拉伸及撕裂强度、耐磨耗性及其硬度等同时得到明显地提高，但同时也会为橡胶带来弹性下降，压缩发生永久性变形增大等一系列的副作用，因此补强应当恰当。当前橡胶工业中所广泛使用的补强剂主要是炭黑及白炭黑，根据制法的不同可将其分为炉法炭黑、槽发炭黑、热裂法炭黑以及新工艺炭黑等。
促进剂指的是可以使硫化温度降低、硫化时间得以缩短、硫磺用量得以减少，同时还能显著改善硫化胶物理性能的一类物质。其本质即提高硫化的效率以及生产效率，降低生产能耗，进而提高产品的质量。根据促进剂化学结构的不同，将常用的促进剂分为噻唑类(M、DM等)、秋兰姆类(TMTD、TMTM等)、次磺酰胺类(CZ、DZ等)、胍类、二硫代氨基甲酸盐类(ZDC、ZDMC等)、硫脲类、醛胺类及黄原酸盐类等等。
塑解剂指的是分子量相对较低的一类化合物，其主要用于降低橡胶分子链间作用力、改善混炼工艺、促进配合剂的分散和均匀、缩短混炼时间、降低能耗，增加胶料可塑性、流动性、粘着性以便进行压延、压出等工艺，此外，其还可以显著改善橡胶的某类物理机械性能。
2橡胶的成型加工技术
橡胶的成型加工技术有很多，下文重点当前使用效果较好的抽真空注射成型技术、冷流道注射成型技术及气体辅助注射成型技术进行介绍。
2.1抽真空注射成型技术
同模压成型技术相比，此技术所制作成型的橡胶产品尺寸精度相当高且飞边很少，不过，科技的日益发展，橡胶制品的精高要求也在不断提高，由于进行橡胶模腔注入过程中，模具处于封闭状态，因而模腔中气体的常用排出方法即通过分型面微小间隙及排气槽等得以排气，此时成型制品将会有飞边形成，会对橡胶制品的尺寸精度造成较大地影响；为消除飞边，使橡胶制品的精度得以进一步地提高的唯一方法即提高模具精度，但此时合模后模腔中气体将不易排出，又容易发生缺胶、焦烧及气泡等情况的出现。针对此问题，抽真空注射成型技术可以很好的解决。此成型技术主要是在合模之后，将真空系统进行启动来抽出模腔中的气体，约3—5s之后，待真空度达到所设定之值，真空泵将会自动关闭，然后即可进行注射。
抽真空注射成型技术多用于对成型精度要求较高的制品及形状相对较为复杂的橡胶制品的成型。此技术所成型的产品硫化之后无需专门进行飞边的修整，因而大大节约了劳动力，同时提高了生产效率。
2.2冷流道注射成型技术
一般的注射成型技术将注入模具中的全部胶料，包括主、分流道和模腔中胶料同时进行硫化脱模后再进行制品上所连带流道的废料进行除去，这样就导致了浪费。此技术可将停留至主、分流道中的胶料控制于硫化温度下，脱模过程中仅需脱出制品，流道中胶料仍可保留在至流道之中，可在下次使用，因而减少了原材料的浪费，同时，制品脱模过程中不带走流道废料还可使开模距离得以减少，因而缩短了成型的周期。
2.3气体辅助注射成型技术
进行热塑性橡胶的注射成型时，因胶料冷却过程中体积收缩将会造成肋、凸台等部位出现凹坑及缩痕的现象，若利用补压法会导致离浇口较远地方压力无法达到，而浇口附近出现过量充模，使得制品有残余应力的产生。因而利用此技术来解决这一问题。这技术可将气体压力均匀施于胶料上，因而补偿了胶料冷却过程中所产生的体积收缩，进而防止凹坑、缩痕等情况的发生。此技术所得制品是中空形状，因而总体积形状不变时可减少制品的重量及原材料；用料量不变时，中空形状可使制品刚度及强度提高；此外，此技术进行胶料的注射时不会完全充满模腔，因而较一般方法而言，此法降低了胶料的充模压力，因而所需的锁模力也得以减小，降低了能耗及设备的制作成本。
3结束语
虽然多年来模压成型一直被作为橡胶生产的一种主要的成型加工方式，不过随着橡胶制品质量、生产效率、能耗及原材料等方面更高层次的要求的提出，较模压成型胶料而言，注射成型胶料其密度更大，硬度、强伸性能及拉断伸长率均得以提高，拉断永久变形大大减小，有利于橡胶产品性能的进一步提高。
参考文献
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