橡胶的硫化是怎么回事？

2025-02-25 20:24:48

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回答1：

合成橡胶工厂生产出来的橡胶要加工成为有用的制品，必须经过硫化的工序。习惯上把未经硫化的原料橡胶称为生胶，硫化后的橡胶称为硫化胶。

之所以称为硫化，自然与硫有关。1839年，美国人固特异意外地发现将硫掺入天然橡胶后加热，橡胶的性能改善了许多，英国人首先将这种方法应用于工业生产。一个多世纪以来，尽管硫化的科学含义大大丰富了，但仍沿用这一简单术语。

硫化后的橡胶网络结构示意图生胶是具有线型结构的大分子，在常温下很软，力学性能也很差，不能定型和保存，所以不能直接应用。橡胶硫化实际上是将线型分子交织成网状结构，这个变化过程在广义上应该称为交联。交联时，硫在大分子间起到了架桥和编织的作用，就像是将许多单根尼龙丝编成渔网一样。硫化后，橡胶的强度、硬度、弹性、抗溶剂性能都发生显著变化，这样的橡胶才有实用价值。

随着科学技术的进步，人们逐渐认识到，硫化只不过是大分子间相互交联的一种特定形式，而且主要是针对不饱和橡胶而言。除硫外，许多化学物质如过氧化物、金属氧化物、胺类化合物都可以使橡胶大分子交联，这些物质也都可称为硫化剂。有些橡胶不用硫化剂，用电子束或伽马射线照射也可交联。

硫化为什么能改变橡胶的性能呢？

根本的原因在于线型聚合物变为网状聚合物后，分子链的自由运动受到限制；而与此同时，网状分子中仍然保留着相当多有活动能力的链段，于是变成强度和弹性兼而有之的橡胶。

橡胶硫化后，与渔网的编结点相类似，会形成许多交联点。两个交联点之间链段的平均分子量称做交联分子量。单位体积含有交联点的数目称为交联密度。交联分子量越大，交联密度越小，也就是硫化程度越小。交联密度要适中，否则，弹性就会受到损失。

工业中常常使用硫化促进剂，因为单独用硫来硫化，反应效率实在太低。例如在用硫来硫化天然橡胶的初期，生成一个硫交联键需要53个硫原子，后期也仍然需要44个硫原子。而使用硫化促进剂后，橡胶硫化所需的能量就明显减小，不到10个硫原子就可形成一个交联键。促进剂不仅可以提高硫化效率，还可改进硫化胶的力学性能和耐老化性能。

硫化促进剂几乎全是有机化合物，其种类繁多。例如通用合成橡胶常用的促进剂就有噻唑类及次磺酰胺类等数十个品种。

为了进一步改进橡胶的交联状况，工业中还广泛使用硫化活化剂。这些活化剂往往由金属氧化物与脂肪酸或金属皂结合而成。我们在一些实用的硫化技术中经常采用的便是这种硫化剂—促进剂—活化剂三位一体的硫化体系。

回答2：

硫化橡胶是指硫化过的橡胶，具有不变黏，不易折断等特质，橡胶制品大都用这种橡胶制成。也叫熟橡胶，通称橡皮或胶皮。胶料经硫化加工后的总称。硫化后生胶内形成空间立体结构，具有较高的弹性、耐热性、拉伸强度和在有机溶剂中的不溶解性等。橡胶制品绝大部分是硫化橡胶。
橡胶受热变软，遇冷变硬、发脆，不易成型，容易磨损，易溶于汽油等有机溶剂，分子内具有双键，易起加成反应，容易老化。1839年，古德伊尔无意中制作出了硫化橡胶。
为改善橡胶制品的性能，生产上要对生橡胶进行一系列加工过程，在一定条件下，使胶料中的生胶与硫化剂发生化学反应，使其由线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子，使从而使胶料具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐蚀等等优良性能。这个过程称为橡胶硫化。
硫化是胶料通过生胶分子间交联，形成三维网络结构，制备硫化胶的基本过程。不同的硫化体系适用于不同的生胶。以橡胶（生胶）为主体，加以多种辅助材料而成的合成体、（辅助材料有几大体系、填充补强、硫化、防护、增塑、特殊物质加入剂、)而硫化是包覆绝缘层或护套层以后的一种处理方法、其目的就是让辅助体系里的硫化体系发生作用，使橡胶永久交联、增加弹性、减少塑性。硫化的名词是因最早时间是用硫磺使橡胶交联的故称硫化，沿用至今。
一般将硫化过程分为四个阶段，诱导－预硫－正硫化－过硫。为实现这一反应，必须外加能量使之达到一定的硫化温度，然后让橡胶保温在该硫化温度范围内完成全部硫化反应。
作为硫化橡胶的原料橡胶，只能是能用硫磺或过氧化物交联的橡胶。

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