红外辐射加热在橡胶硫化中的应用

红外辐射加热在橡胶硫化中的应用

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由于生橡胶具有受热变软，遇冷变硬、发脆，不易成型，容易磨损，易溶于汽油等有机溶剂，易起加成反应，老化等特性。为了改善橡胶制品的性能，生产过程中需要对生橡胶进行一系列工序加工处理，硫化便是其中后一道加工工序。

在这道工序中，胶料中的生胶在一定条件下与硫化剂发生化学反应，使胶料由线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子，失去了原本混炼胶的可塑性，获得了交联橡胶的高弹性。进而获得高强度、高弹性、高耐磨性、耐热性能、耐溶剂性能等优良性能，提高了橡胶制品的使用价值和应用范围。

橡胶硫化的温度十分重要，其不仅决定了硫化的速度和效率，同时也影响着硫化之后的质量好坏。硫化反应随着温度升高而加快，易于生成较多的低硫交联键；硫化温度过低，则速度慢，生成效率低，生成较多的多硫交联键，达不到预期的性能；硫化温度过高，则会过硫，使得硫化后的橡胶性能大幅下降。硫化温度大体适用范特霍夫定律，即温度每上升8~10℃（约相当于一个表压的蒸汽压力），其反应速度约增加一倍；或者说，反应时间约减少一半。

每种不同类型的橡胶硫所需的温度各不相同，如：

天然橡胶（NR）zuihao在140-150℃，高不超过160℃； 

顺丁橡胶、异戊橡胶和氯丁橡胶zuihao在150-160℃，高不超过170℃；

丁苯橡胶、丁腈橡胶可采用150℃以上，但高不超过190℃； 

丁基橡胶、三元乙丙橡胶一般选用160-180℃，高不超过200℃； 

硅橡胶、氟橡胶一般采用二段加硫，一段温度可选170-180℃，二段硫化则选用200-230℃；

橡胶的整个生产流程工艺可以简化为以下几个步骤：原材料准备→塑炼→混炼→成型→硫化→休整→检验，其中硫化剂会在混炼这yiliu程中添加。

按照硫化条件可以大致分为冷硫化、室温硫化和热硫化三种，其中热硫化为主要的橡胶制品硫化方法，可以分为以下三种：

直接硫化：将制品直接置入热水或者蒸汽介质中硫化；

直接硫化：制品置于热空气中硫化（一般用于外观要求严格的制品）；

混气硫化：先用热空气硫化，再改用直接蒸汽硫化（可以有效降低蒸汽对于硫化过程中对制品外观的影响，也可以即克服热空气硫化慢导致硫化时间长、制品易老化的缺点）。

现如今也可以采用红外辐射加热直接进行橡胶制品的硫化，成功应用的典型例子是乳胶薄膜的硫化，硫化速度可达到蒸汽硫化的2倍，也有用于胶布硫化的报道。也有使用红外辐射加热进行硫化前的预热，这种应用更为广泛，适用于挤出制品连续硫化流水线。使半制品的温度提高到一定程度，得到补充加热，以缩短硫化周期。

通过查询橡胶的红外吸收光谱图，我们可以发现，不管是天然橡胶还是各种新式的改性橡胶，均在中长波有着很好的吸收波段。使用陶瓷红外辐射器作为加热源，其通电加热后所发射的红外射线波段与橡胶十分匹配，既有效缩短了加热时间，也不会对制品外观有所影响。