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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)布時間：

2025-04-29

　　橡膠硫化是將線性或支化結構的橡膠分子通過化學交聯形成三維網狀結構的過程，從而改善橡膠的力學性能、耐熱性、耐化學腐蝕性等。而在某些應用場景下，單次硫化難以滿足最終制品的性能要求，需要進行二次硫化(Post Cure或Secondary Vulcanization)。本文將詳細闡述橡膠在何種情況下需要進行二次硫化，并分析其優(yōu)缺點及影響因素。

 

　　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。其主要應用場景包括：

　　1、提高交聯密度，優(yōu)化物理機械性能在某些橡膠體系中，如過氧化物硫化和某些胺硫化體系，初次硫化時交聯度可能不足，二次硫化可以進一步促進交聯，提高材料的強度、耐磨性和回彈性。例如：

　　?過氧化物硫化的硅橡膠和氟橡膠，二次硫化能夠減少殘留過氧化物和揮發(fā)性副產物，形成更穩(wěn)定的化學結構。

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

　　2、去除低分子物質，提升耐高溫和耐化學腐蝕性能在橡膠硫化過程中，某些硫化劑或促進劑可能產生低分子副產物，如：

　　?過氧化物硫化產生的酮類、醇類或酸類副產物。

　　?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小分子或分解產物，可能影響耐介質性能。 這些低分子物質在高溫或長期使用時可能會釋放，導致橡膠材料性能下降，因此通過二次硫化可以去除這些副產物，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，提高長期使用穩(wěn)定性在某些動態(tài)或高負載工況下，如航空航天、汽車密封件、工業(yè)密封圈等，橡膠制品需要長期保持彈性和形狀。單次硫化可能會導致橡膠在受壓后產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，提高其長期形變恢復能力。

　　4、提高耐老化性能，減少氧化降解經過二次硫化的橡膠，其交聯結構更穩(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，提高耐熱性和化學穩(wěn)定性。

　　?硅橡膠 在高溫下可能會釋放小分子，導致老化加速，二次硫化可以顯著降低此問題。

　　5、消除加工應力，改善制品尺寸穩(wěn)定性復雜結構或大型橡膠制品(如橡膠滾筒包覆、橡膠金屬粘合件等)在硫化過程中可能會產生內應力。二次硫化可以讓橡膠進一步固化，同時釋放殘余應力，從而減少變形，提高尺寸穩(wěn)定性。

 

　　二、二次硫化的優(yōu)缺點:

　　1、二次硫化的優(yōu)點:

　　?提高交聯密度，增強橡膠的機械強度、耐磨性、耐熱性。

　　?去除低分子物質，減少氣味，提高材料的耐介質性能和安全性。

　　?降低壓縮永久變形，提高密封件、墊圈等長期使用的可靠性。

　　?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，特別是對于精密制品或復雜形狀的橡膠零件。

　　2、二次硫化的缺點:

　　?工藝復雜度增加，需要額外的時間和設備，增加生產成本。

　　?能耗增加，二次硫化通常在較高溫度下進行，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程中可能會發(fā)生降解。

　　?可能影響彈性，對于某些橡膠而言，過高的交聯密度可能導致脆性增加，降低柔韌性。

 

　　三、二次硫化的常見工藝參數:

　　1、溫度和時間控制:

　　?二次硫化的溫度和時間取決于橡膠材料和硫化體系，常見參數如下：

　　2. 影響因素:

　　?硫化劑種類：過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的二次硫化時間，以確保內部完全交聯。

　　?環(huán)境條件：如濕度、氧含量等，可能會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密度、去除副產物、改善耐久性和穩(wěn)定性，但同時也帶來額外的成本和工藝復雜性。因此，在實際生產過程中，應根據材料特性、制品用途以及生產成本，綜合考慮是否需要進行二次硫化，并優(yōu)化其工藝參數，以獲得最佳性能和經濟效益。

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