
【化】 chemical cure; chemicure
chemistry
【化】 chemistry
【医】 chemistry; chemo-; spagyric medicine
vulcanization
【化】 cure; sulfofication; sulfurization; sulphidizing; vulcanization
xanthation
【医】 sulfurize
化学硫化(Chemical Vulcanization)是橡胶工业中通过添加硫磺或其他硫化剂,促使橡胶分子链交联形成三维网络结构的关键工艺。该过程可显著提升橡胶制品的机械强度、耐热性和抗老化性能。以下是其核心要点:
定义与作用机制
化学硫化利用硫原子在橡胶分子(如聚异戊二烯)间建立共价键(硫桥),反应遵循自由基机理。典型方程式为:
$$
text{R-CH}_2text{-CH}_2text{-R} + S_8 rightarrow text{R-CH}_2text{-S}_xtext{-CH}_2text{-R}
$$
其中$x$表示硫原子数(通常为1-8),交联密度直接影响橡胶硬度(来源:《橡胶化学与物理原理》,科学出版社)。
硫化体系分类
除传统硫磺体系外,现代技术涵盖无硫硫化(如过氧化物交联)和高效硫化体系(EV)。例如,过氧化二异丙苯(DCP)在高温下分解产生自由基,触发聚乙烯等材料的交联(来源:美国化学会《工业与工程化学研究》期刊)。
工业应用
该技术广泛应用于轮胎、密封件及传送带生产。以子午线轮胎为例,硫化后橡胶的扯断伸长率可从400%提升至600%,同时玻璃化转变温度($T_g$)上升约20°C(来源:国际橡胶研究组织数据报告)。
技术发展
近年来,绿色硫化技术采用生物基促进剂(如胱氨酸衍生物),减少锌氧化物用量,符合欧盟REACH法规环保要求(来源:欧洲橡胶期刊《Rubber World》2024年技术综述)。
“化学硫化”指物质与硫元素发生化学反应,生成硫化物的过程,尤其在橡胶工业中特指通过交联作用改善材料性能的工艺。以下是详细解释:
广义硫化
指硫与其他物质(如金属、非金属或有机物)结合形成硫化物的反应。例如,铁与硫生成硫化铁(FeS),铜生成硫化铜(CuS)。这类反应常伴随放热和有毒气体(如硫化氢)释放。
狭义硫化(橡胶工业)
原指用硫磺使橡胶分子链交联形成网状结构,提升弹性、耐磨性等性能。现代硫化剂已扩展至非硫物质(如过氧化物),因此更科学的术语是“交联”。
诱导阶段
硫磺与促进剂反应生成活性中间体,引发橡胶分子链产生自由基或离子。
交联阶段
活性中间体促使橡胶分子链间形成交联键,逐步构建三维网状结构。
网构稳定阶段
交联键重排并趋于稳定,最终形成弹性或硬质硫化胶。
材料制备
工艺控制
硫化过程需控制温度、时间等参数,避免“过硫化”导致性能下降。
如需进一步了解具体硫化工艺参数或化合物性质,可查阅化工专业文献或行业标准。
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