球磨機橡膠襯板硫化的本質(zhì)
自從1839年固特異發(fā)現(xiàn)NR和硫黃共熱可得到堅實而帶有彈性的物質(zhì),獲得各種寶貴的使用性能后,隨著橡膠工業(yè)的不斷發(fā)展,新型合成橡膠不斷涌現(xiàn),人們在生產(chǎn)實踐中對客觀事物的認識不斷深化,發(fā)現(xiàn)除了硫黃以外,還有許多化學物質(zhì),諸如有機多硫化物、過氧化物、金屬氧化物、配類、胺類及樹脂等也能使橡膠發(fā)生“硫化”作用。甚至,用高能輻射的方法也能使橡膠“硫化”。橡膠的硫化的本質(zhì)就是將線型的橡膠分子在特定的條件下轉(zhuǎn)變成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而改善橡膠性能的化學反應過程。由于引起這一過程的物質(zhì)已不僅僅局限于硫黃,所以硫化又可稱為交聯(lián)。但是,無論交聯(lián)劑品種或硫化方法如何變化,硫黃在橡膠工業(yè)用交聯(lián)劑中仍占主要地位,硫化仍然是橡膠工業(yè)最重要的環(huán)節(jié),因此球磨機橡膠襯板硫化就成為交聯(lián)的代表性用語。用硫黃硫化的橡膠分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-2所
球磨機橡膠襯板硫化過程就是交聯(lián)過程,或稱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化過程,這是20世紀50年代和60年代的普遍看法。60年代末期和70年代初期熱塑性橡膠( thermoplastic rubber,TPR)的出現(xiàn)和發(fā)展,使橡膠交聯(lián)過程多相變化特征概念得以充實和加寬。隨著合成橡膠的發(fā)展并通過對各種合成膠結(jié)構(gòu)、硫化過程及硫化膠結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn),硫化膠的結(jié)構(gòu)是復雜的,其中有化學交聯(lián)鍵交聯(lián),也有分子間作用力所形成的組合,如結(jié)晶區(qū)和氫鍵,或其他形式的化學鍵如離子鍵的交聯(lián)。這些形式所締合的硫化膠結(jié)構(gòu)形成三維網(wǎng)狀。例如氯丁橡膠、羧基橡膠等在硫化過程中,由于極性基團的原因,形成離子鍵的特殊結(jié)構(gòu)分子網(wǎng),如如圖3-3所示
由熱塑性彈性體的嵌段共聚物所形成的三維網(wǎng)絡(luò)的連接點使分子鏈一些硬鏈段靠分子間作用力結(jié)合一起,如圖3-4所示。熱塑性彈性體通過各種分子間作用力如氫鍵、結(jié)晶、聚集相(即硬嵌段)等約束成分締合的網(wǎng)絡(luò)都是物理交聯(lián)鍵,而其他化學形式的交聯(lián)如通過配合離子鍵或可逆共價鍵或接枝所形成的熱塑性殫性體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與硫化形成的化學交聯(lián)概念不同,它們是可逆的,又稱“熱消除”交聯(lián)鍵( heat-fugitive cross links)。在高溫下,熱塑性彈性體表現(xiàn)為塑性,交聯(lián)鍵消失;在100C以下,又具有硫化膠的綜合性能。由此看來,原來硫化的概念是描述線型分子的橡膠通過化學共價鍵的交聯(lián)轉(zhuǎn)化為三維網(wǎng)絡(luò)的含義,現(xiàn)在應擴展。但是,現(xiàn)代的硫化概念仍然是線型的橡膠分子鏈通過化學交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的過程。