
【化】 chemical cure; chemicure
chemistry
【化】 chemistry
【醫】 chemistry; chemo-; spagyric medicine
vulcanization
【化】 cure; sulfofication; sulfurization; sulphidizing; vulcanization
xanthation
【醫】 sulfurize
化學硫化(Chemical Vulcanization)是橡膠工業中通過添加硫磺或其他硫化劑,促使橡膠分子鍊交聯形成三維網絡結構的關鍵工藝。該過程可顯著提升橡膠制品的機械強度、耐熱性和抗老化性能。以下是其核心要點:
定義與作用機制
化學硫化利用硫原子在橡膠分子(如聚異戊二烯)間建立共價鍵(硫橋),反應遵循自由基機理。典型方程式為:
$$
text{R-CH}_2text{-CH}_2text{-R} + S_8 rightarrow text{R-CH}_2text{-S}_xtext{-CH}_2text{-R}
$$
其中$x$表示硫原子數(通常為1-8),交聯密度直接影響橡膠硬度(來源:《橡膠化學與物理原理》,科學出版社)。
硫化體系分類
除傳統硫磺體系外,現代技術涵蓋無硫硫化(如過氧化物交聯)和高效硫化體系(EV)。例如,過氧化二異丙苯(DCP)在高溫下分解産生自由基,觸發聚乙烯等材料的交聯(來源:美國化學會《工業與工程化學研究》期刊)。
工業應用
該技術廣泛應用于輪胎、密封件及傳送帶生産。以子午線輪胎為例,硫化後橡膠的扯斷伸長率可從400%提升至600%,同時玻璃化轉變溫度($T_g$)上升約20°C(來源:國際橡膠研究組織數據報告)。
技術發展
近年來,綠色硫化技術采用生物基促進劑(如胱氨酸衍生物),減少鋅氧化物用量,符合歐盟REACH法規環保要求(來源:歐洲橡膠期刊《Rubber World》2024年技術綜述)。
“化學硫化”指物質與硫元素發生化學反應,生成硫化物的過程,尤其在橡膠工業中特指通過交聯作用改善材料性能的工藝。以下是詳細解釋:
廣義硫化
指硫與其他物質(如金屬、非金屬或有機物)結合形成硫化物的反應。例如,鐵與硫生成硫化鐵(FeS),銅生成硫化銅(CuS)。這類反應常伴隨放熱和有毒氣體(如硫化氫)釋放。
狹義硫化(橡膠工業)
原指用硫磺使橡膠分子鍊交聯形成網狀結構,提升彈性、耐磨性等性能。現代硫化劑已擴展至非硫物質(如過氧化物),因此更科學的術語是“交聯”。
誘導階段
硫磺與促進劑反應生成活性中間體,引發橡膠分子鍊産生自由基或離子。
交聯階段
活性中間體促使橡膠分子鍊間形成交聯鍵,逐步構建三維網狀結構。
網構穩定階段
交聯鍵重排并趨于穩定,最終形成彈性或硬質硫化膠。
材料制備
工藝控制
硫化過程需控制溫度、時間等參數,避免“過硫化”導緻性能下降。
如需進一步了解具體硫化工藝參數或化合物性質,可查閱化工專業文獻或行業标準。
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