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在橡膠工業(yè)中，硫化體系是通過化學(xué)交聯(lián)將塑性橡膠轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥泽w的關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)交聯(lián)機(jī)理和硫化劑類型，主要分為以下幾類：
### 一、硫磺硫化體系（最常用）
**核心原理**：利用硫磺（S?）在促進(jìn)劑、活性劑作用下，與橡膠分子鏈中的雙鍵（C=C）反應(yīng)形成硫鍵（C-S?-C）交聯(lián)。
**分類**：
1. **普通硫磺硫化體系**
- 高硫磺用量（2-5 phr）+ 低促進(jìn)劑，形成多硫鍵（S?，x≥3）。
- **特點(diǎn)**：彈性好、耐寒性優(yōu)，但耐熱老化性差（多硫鍵易斷裂）。
- **適用**：輪胎胎面、橡膠密封件等動(dòng)態(tài)性能要求高的制品。
2. **有效硫化體系（EV）**
- 低硫磺（≤1 phr）+ 高促進(jìn)劑，形成單硫鍵（C-S-C）和雙硫鍵（C-S?-C）為主。
- **特點(diǎn)**：耐熱老化性、耐疲勞性顯著提升，但成本較高。
- **適用**：高溫環(huán)境下的密封件（如發(fā)動(dòng)機(jī)油封）、電纜絕緣層。
3. **半有效硫化體系（SEV）**
- 硫磺與促進(jìn)劑用量適中，兼具多硫鍵和單/雙硫鍵。
- **特點(diǎn)**：綜合性能平衡，成本較低。
- **適用**：普通工業(yè)橡膠制品（如膠管、輸送帶）。
**常用促進(jìn)劑**：噻唑類（如M、DM）、次磺酰胺類（如CZ、NS）、胍類（如D）。
**活性劑**：氧化鋅（ZnO）+ 硬脂酸（SA）。
### 二、過氧化物硫化體系
**核心原理**：過氧化物（如DCP、BPO）受熱分解產(chǎn)生自由基，引發(fā)橡膠分子鏈交聯(lián)（形成C-C鍵）。
**特點(diǎn)**：
- **優(yōu)勢(shì)**：耐熱性極佳（C-C鍵鍵能高）、壓縮永久變形小、無噴霜現(xiàn)象。
- **局限**：硫化速度受溫度影響大，需添加助交聯(lián)劑（如TAIC）提升效率。
**適用**：乙丙橡膠（EPDM）防水卷材、硅橡膠制品（如奶嘴）、氟橡膠密封件。
### 三、樹脂硫化體系
**核心原理**：通過酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等在高溫下與橡膠分子反應(yīng)形成交聯(lián)。
**典型應(yīng)用**：
- **丁基橡膠（IIR）硫化**：用對(duì)叔丁基酚醛樹脂（2402樹脂）+ 氯化亞錫（SnCl?），形成C-O-C鍵。
- **特點(diǎn)**：氣密性優(yōu)異（如輪胎內(nèi)胎）、耐老化性好，但彈性稍低。
### 四、金屬氧化物硫化體系
**核心原理**：氧化鋅、氧化鎂等金屬氧化物與含鹵素橡膠（如CR、CSM）反應(yīng)交聯(lián)。
**典型應(yīng)用**：
- **氯丁橡膠（CR）**：用ZnO（5 phr）+ MgO（4 phr），通過脫HCl形成交聯(lián)。
- **特點(diǎn)**：耐油、耐燃性好，適用于阻燃輸送帶、電纜護(hù)套。
### 五、輻射硫化體系
**核心原理**：通過高能射線（如電子束、γ射線）直接引發(fā)橡膠分子鏈自由基交聯(lián)。
**特點(diǎn)**：
- 無需硫化劑，交聯(lián)均勻，可在常溫下進(jìn)行。
- 成本高，需專業(yè)設(shè)備，適合薄制品（如醫(yī)用手套）。
### 六、特殊硫化體系
1. **硅氫加成硫化**
- **適用**：液體硅橡膠（LSR）。
- **原理**：含乙烯基的硅橡膠與含Si-H鍵的交聯(lián)劑在鉑催化劑作用下加成反應(yīng)。
- **特點(diǎn)**：硫化速度極快（幾秒至幾十秒）、無副產(chǎn)物，適合精密注塑（如醫(yī)療導(dǎo)管）。
2. **醌肟硫化**
- **適用**：丁腈橡膠（NBR）、丁苯橡膠（SBR）。
- **硫化劑**：對(duì)醌二肟（GMF）+ 氧化鉛（PbO?），形成C-N-C鍵。
- **特點(diǎn)**：耐油、耐熱性好，但毒性較大（鉛化合物），逐步被替代。
### 七、不同硫化體系的性能對(duì)比
性能指標(biāo) | 硫磺硫化 | 過氧化物硫化 | 樹脂硫化 | 金屬氧化物硫化 |
耐熱性 | 中 | 優(yōu) | 良 | 中 |
耐老化性 | 中 | 優(yōu) | 良 | 中 |
壓縮永久變形 | 高 | 低 | 中 | 中 |
彈性 | 優(yōu) | 中 | 中 | 中 |
成本 | 低 | 高 | 中 | 中 |
### 選擇硫化體系的依據(jù)
1. **橡膠類型**：如NR、SBR常用硫磺體系；EPDM可用硫磺或過氧化物；CR用金屬氧化物。
2. **性能需求**：高溫環(huán)境選過氧化物；氣密性要求高選樹脂；耐油選醌肟或過氧化物。
3. **工藝限制**：輻射硫化需專業(yè)設(shè)備；過氧化物硫化需嚴(yán)格控溫。
合理選擇硫化體系是橡膠制品性能優(yōu)化的關(guān)鍵，例如汽車輪胎胎面用硫磺體系保證彈性，而發(fā)動(dòng)機(jī)密封件用過氧化物體系確保耐高溫。