為什么高端橡膠制品離不開二次硫化？深度解析其奧秘！

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發(fā)布時(shí)間：

2025-04-29

　　橡膠硫化是將線性或支化結(jié)構(gòu)的橡膠分子通過(guò)化學(xué)交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的過(guò)程，從而改善橡膠的力學(xué)性能、耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性等。而在某些應(yīng)用場(chǎng)景下，單次硫化難以滿足最終制品的性能要求，需要進(jìn)行二次硫化(Post Cure或Secondary Vulcanization)。本文將詳細(xì)闡述橡膠在何種情況下需要進(jìn)行二次硫化，并分析其優(yōu)缺點(diǎn)及影響因素。

 

　　一、何種情況下需要二次硫化?

　　二次硫化通常適用于高性能橡膠材料，如硅橡膠、氟橡膠、三元乙丙橡膠(EPDM)、丁腈橡膠(NBR)及某些特種合成橡膠。其主要應(yīng)用場(chǎng)景包括：

　　1、提高交聯(lián)密度，優(yōu)化物理機(jī)械性能在某些橡膠體系中，如過(guò)氧化物硫化和某些胺硫化體系，初次硫化時(shí)交聯(lián)度可能不足，二次硫化可以進(jìn)一步促進(jìn)交聯(lián)，提高材料的強(qiáng)度、耐磨性和回彈性。例如：

　　?過(guò)氧化物硫化的硅橡膠和氟橡膠，二次硫化能夠減少殘留過(guò)氧化物和揮發(fā)性副產(chǎn)物，形成更穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

　　?天然橡膠和氯丁橡膠的某些特種應(yīng)用，如高負(fù)載耐疲勞制品，二次硫化有助于提高彈性和耐老化性。

　　2、去除低分子物質(zhì)，提升耐高溫和耐化學(xué)腐蝕性能在橡膠硫化過(guò)程中，某些硫化劑或促進(jìn)劑可能產(chǎn)生低分子副產(chǎn)物，如：

　　?過(guò)氧化物硫化產(chǎn)生的酮類、醇類或酸類副產(chǎn)物。

　　?硅橡膠中殘留的揮發(fā)性硅氧烷(如D4、D5等環(huán)體)。

　　?氟橡膠硫化后殘留的未反應(yīng)小分子或分解產(chǎn)物，可能影響耐介質(zhì)性能。 這些低分子物質(zhì)在高溫或長(zhǎng)期使用時(shí)可能會(huì)釋放，導(dǎo)致橡膠材料性能下降，因此通過(guò)二次硫化可以去除這些副產(chǎn)物，提高材料的耐溫性、耐油性、耐腐蝕性等。

　　3、降低壓縮永久變形，提高長(zhǎng)期使用穩(wěn)定性在某些動(dòng)態(tài)或高負(fù)載工況下，如航空航天、汽車密封件、工業(yè)密封圈等，橡膠制品需要長(zhǎng)期保持彈性和形狀。單次硫化可能會(huì)導(dǎo)致橡膠在受壓后產(chǎn)生較大的壓縮永久變形，而二次硫化可以優(yōu)化橡膠分子的取向，提高其長(zhǎng)期形變恢復(fù)能力。

　　4、提高耐老化性能，減少氧化降解經(jīng)過(guò)二次硫化的橡膠，其交聯(lián)結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，不易被氧化降解。

　　例如：

　　?氟橡膠(FKM) 在高溫環(huán)境下容易氧化，二次硫化可以減少游離基，提高耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性。

　　?硅橡膠 在高溫下可能會(huì)釋放小分子，導(dǎo)致老化加速，二次硫化可以顯著降低此問(wèn)題。

　　5、消除加工應(yīng)力，改善制品尺寸穩(wěn)定性復(fù)雜結(jié)構(gòu)或大型橡膠制品(如橡膠滾筒包覆、橡膠金屬粘合件等)在硫化過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。二次硫化可以讓橡膠進(jìn)一步固化，同時(shí)釋放殘余應(yīng)力，從而減少變形，提高尺寸穩(wěn)定性。

 

　　二、二次硫化的優(yōu)缺點(diǎn):

　　1、二次硫化的優(yōu)點(diǎn):

　　?提高交聯(lián)密度，增強(qiáng)橡膠的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性。

　　?去除低分子物質(zhì)，減少氣味，提高材料的耐介質(zhì)性能和安全性。

　　?降低壓縮永久變形，提高密封件、墊圈等長(zhǎng)期使用的可靠性。

　　?優(yōu)化耐老化性，減少高溫或氧化環(huán)境下的降解。

　　?改善尺寸穩(wěn)定性，特別是對(duì)于精密制品或復(fù)雜形狀的橡膠零件。

　　2、二次硫化的缺點(diǎn):

　　?工藝復(fù)雜度增加，需要額外的時(shí)間和設(shè)備，增加生產(chǎn)成本。

　　?能耗增加，二次硫化通常在較高溫度下進(jìn)行，需要消耗額外的能源。

　　?不適用于所有橡膠體系，例如某些硫化體系在二次硫化過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生降解。

　　?可能影響彈性，對(duì)于某些橡膠而言，過(guò)高的交聯(lián)密度可能導(dǎo)致脆性增加，降低柔韌性。

 

　　三、二次硫化的常見(jiàn)工藝參數(shù):

　　1、溫度和時(shí)間控制:

　　?二次硫化的溫度和時(shí)間取決于橡膠材料和硫化體系，常見(jiàn)參數(shù)如下：

　　2. 影響因素:

　　?硫化劑種類：過(guò)氧化物硫化的橡膠通常更需要二次硫化，而硫磺硫化體系對(duì)二次硫化的需求較低。

　　?橡膠制品的厚度：較厚的制品可能需要更長(zhǎng)的二次硫化時(shí)間，以確保內(nèi)部完全交聯(lián)。

　　?環(huán)境條件：如濕度、氧含量等，可能會(huì)影響二次硫化的效果。

 

　　二次硫化是一種有效的工藝方法，在提高橡膠材料的性能方面具有重要作用，特別適用于高性能橡膠(如硅橡膠、氟橡膠、EPDM等)。它的主要作用包括增加交聯(lián)密度、去除副產(chǎn)物、改善耐久性和穩(wěn)定性，但同時(shí)也帶來(lái)額外的成本和工藝復(fù)雜性。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)材料特性、制品用途以及生產(chǎn)成本，綜合考慮是否需要進(jìn)行二次硫化，并優(yōu)化其工藝參數(shù)，以獲得最佳性能和經(jīng)濟(jì)效益。

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