球磨機橡膠襯板硫化的本質
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,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,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”。橡膠的硫化的本質就是將線型的橡膠分子在特定的條件下轉變成空間網(wǎng)狀結構,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)絡結構示意圖如圖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)絡結構化過程,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構、硫化過程及硫化膠結構的研究發(fā)現(xiàn),硫化膠的結構是復雜的,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構形成三維網(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構分子網(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)絡的連接點使分子鏈一些硬鏈段靠分子間作用力結合一起,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、結晶、聚集相(即硬嵌段)等約束成分締合的網(wǎng)絡都是物理交聯(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)絡結構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)轉化為三維網(wǎng)絡的含義,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)狀結構的過程。