(1)硫黃硫化體系的組成通常,硫黃硫化體系是由硫化剤、促進(jìn)劑、活性劑以及防焦劑組成的。硫黃、硒、碲及含硫化合物均屬硫黃硫化劑范疇。

(2)硫黃硫化體系的類型根據(jù)硫黃硫化體系中硫和促進(jìn)劑的比例及用量的不同,可將其分為傳統(tǒng)硫化體系、有效硫化體系及半有效硫化體系。除此之外,還有平衡硫化體系等。根據(jù)硫黃硫化體系中硫和促進(jìn)劑的比例及用量的不同,可將其分為傳統(tǒng)硫化體系、有效硫化體系及半有效硫化體系。除此之外,還有平衡硫化體系等

①傳統(tǒng)硫化體系( conventional vulcanizing system,CV)。CV也稱普通硫化體系或常規(guī)硫化體系,是指目前生產(chǎn)中常采用的正常硫量

(硫黃用量2~3份)的硫黃促進(jìn)劑-活性劑體系。此體系能使硫化膠結(jié)構(gòu)產(chǎn)生70%以上的多硫交聯(lián)鍵,因此,硫化膠的拉伸強(qiáng)度高,耐磨性和抗疲勞龜裂性好,但耐熱老化性能差。這種硫化體系成本低,性能尚能滿足一般制品的要求,而且加工安全性較好,不易發(fā)生焦,故目前橡膠廠的膠料配方大多采用傳統(tǒng)硫化體

②有效硫化體系( efficient vulcanizing system,EV)。EV也稱高效硫化體系,這種硫化體系有兩種:一種是高促低硫,即高用量的促進(jìn)劑(30~5.0份)和低用量的硫黃(0.3~0.5份);另一種是無硫配合,即不用硫黃而采用高用量的高效硫載體作為硫化劑,例如二硫化四甲基秋蘭姆(TMTD)3~3.5份或N,N-二硫代二嗎啉(DTDM)1.5~3份等,為增加體系活性,也可與促進(jìn)劑配合使用這種硫化體系由于硫黃用量很少或者根本不用硫黃,所以硫化膠結(jié)構(gòu)中生成的單硫或雙硫交聯(lián)鍵占絕對(duì)的優(yōu)勢(shì),一般高達(dá)90%以上。由于硫黃有效地參與交聯(lián)反應(yīng),故稱為有效硫化體系。由于交聯(lián)結(jié)構(gòu)所決定,有效硫化體系具有下列優(yōu)點(diǎn):抗硫化返原性好,適用于高溫(160C以上)快速硫化;硫化均勻性好,適用于厚制品硫化;硫化膠耐熱性好,適于制作耐熱制品;耐壓縮變形性好,適于制作密封等制品;生熱性小,適于制作動(dòng)態(tài)下使用的制品。但是有效硫化體系存在耐磨性、抗廢勞龜裂性較差以及成本高的缺點(diǎn),為此發(fā)展了半有效硫化體系。

表3-4對(duì)比了CV體系和EV體系硫化膠的性能

③半有效硫化體系(semi- efficient vulcanizing system,SEV)。SEV他稱半高效硫化體系,是指硫黃和促進(jìn)劑用量介于傳統(tǒng)和有效硫化體系之間或用硫黃給予體部分取代傳統(tǒng)硫化體系中的硫黃而構(gòu)成的硫化體系。其組成特點(diǎn)是硫黃用量為0.8~1.5份,促進(jìn)劑用量(包括硫黃給予體在內(nèi))為1~1.5份以上這種硫化體系能使硫化膠產(chǎn)生適當(dāng)比例的低硫和多硫交聯(lián)鍵。除保留有效硫化體系的優(yōu)點(diǎn)外,大大提高了抗疲勞龜裂性能,如圖3-14所示。因此適用于中等耐熱和動(dòng)態(tài)條件下工作的制品在設(shè)計(jì)有效和半有效硫化體系時(shí),要選用足量的脂肪酸(月桂酸比硬脂酸效果好),以增加氧化鋅在膠料中的溶解能力,從而保證促進(jìn)劑充分發(fā)揮活性作用。此外促進(jìn)劑應(yīng)盡可能采取并用方式,以提高硫化活性,降低促進(jìn)劑的總用量。并且在促進(jìn)劑品種的選擇上以組成酸酸型(AA型)、中酸型(NA型)并用體系為佳,可得到較好的抗焦燒性能和硫化平坦性。從而適應(yīng)高溫怏速硫化工藝的需要。為保證操作的安全性,必要時(shí)應(yīng)使用防焦劑。由于某些促進(jìn)劑如N環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CBS)、二硫化四甲基秋蘭姆(TMTD)、二硫化四乙基秋蘭姆(TETD)等,在橡膠中的溶解性并不理想,硬脂酸和氧化鋅反應(yīng)生成的硬脂酸鋅在橡膠中的溶解度也還很低,所以后來二烯類橡膠硫化時(shí),發(fā)展采用了所謂的可溶有效硫化體系。可溶硫化體系的硫黃配用量一般不超過其在膠料中的溶解度,促進(jìn)劑則采用二硫化四丁基秋蘭姆(TBTD)和N氧聯(lián)二亞乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺(NOBS),并采用鋅皂(如2-乙基己酸鋅)代替氧化鋅和硬脂酸作為活性劑?？扇苡行Я蚧w系的優(yōu)點(diǎn)是,制品硫化程度均勻,硫化膠內(nèi)部硬度均一,應(yīng)力松弛和蠕變速率變慢,從而改善了動(dòng)態(tài)性能,并可獲得較高的生產(chǎn)效率。

(3)硫黃硫化體系的應(yīng)用

硫黃硫化體系主要用于天然橡膠和二烯類通用合成橡膠(SBR、BR、IR、NBR)的硫化,低不飽和度的丁基橡膠和某些流速較快的三元乙丙橡膠有時(shí)也可使用硫黃硫化從發(fā)現(xiàn)硫黃硫化天然橡膠以來,已有一個(gè)半世紀(jì)之久,但至今硫黃仍是二烯類通用橡膠的主要硫化劑。因?yàn)榱螯S不僅比其他新型硫化劑價(jià)格便宜,而且當(dāng)硫黃與促進(jìn)劑、活性劑并用時(shí)可使硫化膠獲得良好的力學(xué)性能。所以,普通橡膠制品仍以硫黃硫化為主