Page 59 - 《橡塑技术与装备》2020年11期（6月上半月橡胶）
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原材料与配方 李良·基于硫化测温技术的轮胎硫化工艺改善和配方优化
橡胶 [8] 。天然橡胶主要组成成分为 -1，4- 聚异戊二 5 硫化工艺
烯，质量分布均匀，相对分子质量较高，具有很高的 以硫化测温技术为基础，通过数据分析验证不同
强度，能有效提高橡胶的综合性能。并且其拥有弹性 的硫化工艺下轮胎的成型质量，进而对轮胎工艺进行
极佳，比热容低，抗冲击性强等特点，因而使用广泛。 有效的改善。轮胎由橡胶构成，橡胶在制造轮胎过程
轮胎中使用的合成橡胶分为以下两种 ：聚丁二烯橡胶， 中，会产生硫化现象。所以，对橡胶的理化性质要进
丁苯橡胶。聚二丁烯橡胶化学性质与天然橡胶相似， 一步探讨研究。硫化大致经过 3 个阶段 ：①活性剂、
通过单体丁二烯合成，有较好的耐磨能力且弹性极佳。 硫磺、促进剂的化学反应。②橡胶大分子相互反应产
丁苯二烯的主要组成成分为苯乙烯和丁二烯，分子量 生交联现象。③交联反应经过熟化、短化、重排、改
较为聚集，因此拥有一定的定向性结构。其主要特点 性等过程，交联键逐渐稳固。橡胶的线性大分子在一
为 ：抗低温、耐油、耐磨等。 定的压力、温度下通过物理化学作用而生成三维网状
结构，这个过程就是硫化 [9] 。硫化工艺的改善是在硫
4 硫化体系 化测温的基础上进行，因此测温的数据能更直观的反
4.1 硫化优点 映出生产轮胎的质量水平，从而改善硫化工艺和硫化
硫化体系中，硫磺硫化应用最广，技术最成熟， 配方。硫化测温发展多年，随着以前误差大、精度小
且拥有促进剂。硫磺硫化有以下优点 ： 的不成熟阶段到现在精度高、误差低的高技术阶段的
（1）减少硫磺使用量，提高硫磺使用的有效率， 转变，硫化测温对轮胎生产硫化过程的影响逐渐提升，
大大节省了生产成本。 因此，要制造出性能优越的轮胎，需要更好、更成熟
（2）在拥有促进剂的情况下，能有效的缩短轮胎 的硫化测温技术。因此，以下通过实验具体分析在测
生产时间，降低能源消耗。而在促进剂与硫化剂用量 温技术下对硫化工艺的改进。
的不同配比下，又分为不同的硫化体系。 硫化大致材料为某轮胎制造公司 192/62R14
4.2 硫化体系 90H 型橡 胶产品， 仪器有 MDR2000 无转 子硫化 仪、
硫化体系包括 ：高温快速硫化体系、平衡硫化 DSC204F1 差示扫描量热仪等。DSC 试样从轮胎断面
体系、半有效硫化体系、有效硫化体系、普通硫化体 取得，参与比较的硫化特性试样从终炼胶中获取。差
系等 5 种硫化体系。高温快速硫化体系温度最高可达 示扫描量热仪测试中 ：升温速率为 12.5 ℃ /min，温
240 ℃，能显著的降低橡胶的交联密度，当然，选取 度最高 280 ℃，测试品质量 5~15 g。硫化测温中需满
高温硫化的必要条件为材料有一定的耐高温性 ；平衡 足以下指标 ：①热电偶在胚胎的位置合适，胚胎温度
硫化体系能消除橡胶的不饱和度，使橡胶有一个稳定 范围达到条件。②硫化器具正常工作，机器内部没有
的交联密度，使硫化过程变为稳定的反应过程。选取 损坏。③硫化过程中温度波动范围、内外压差大小均
的橡胶一定要拥有较低的比热容并且要具有较高的机 满足规定条件。在测温之前，要选择好胚胎中合适的
械强度 ；半有效硫化体系通过促进剂和硫磺的共同作 位置，并埋入热电偶。硫化工艺选择为 ：氮气排凝、
用，硫化胶网络结构由大量的单硫键和双硫键构成， 氮气不排凝。通过硫化测温技术测定两种工艺的各项
硫化过程稳定，使用广泛。其中所用到的橡胶需要具 指标，进而分析得出最优的硫化工艺。表 1 和表 2 为
备抗硫化还原、耐热等特点。有效硫化体系分为两种， 测得的两种工艺的具体指标。
由此可以得出，两种方式均有过硫现象，氮气排
一种为活性剂与硫化剂的共同作用 ；一种为活性剂、
凝各项指标更优。但是在氮气不排凝的方式下，橡胶
硫化、促进剂的不同混合比例下的化学作用，两种方
的过硫程度较大，上下模温差较大。氮气排凝的特点
式均能有效的降低橡胶的硫化还原。所用到的材料需
在于 ：①不仅能排除冷凝水也可以排除部分水蒸汽，
要有耐老化、耐热性等特点。普通硫化体系主要为促
达到降低温度的效果。②能排除部分气体，降低橡胶
进剂、硫磺、活性剂不同配比下的共同化学作用，能
内外压力差，并使得压力变化趋于平缓稳定。在硫化
够有效的降低交联密度，生产的橡胶耐疲劳极佳、弹
氮气排凝中 ：温度增加幅度低、上下模温差小，降低
性极佳、拥有较高的动态性能。选取的材料通常要具
了硫化程度，进而提高轮胎成型品质。在 DSC 分析下，
有良好的耐热、耐高温。
氮气排凝产生的硫化程度更低。在对成品的检测中，
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