Процесът на вулканизация е ключово звено в обработката на каучук. Чрез процеса на вулканизация, каучуковият материал променя от линейна молекулярна структура в мрежова структура, като по този начин получава необходимите физични и химични свойства. Тази статия ще предостави подробен анализ на основните принципи, видовете процеси, параметрите на процеса, оборудването и приложенията на процеса на вулканизация.
1. Основни принципи на процеса на вулканизация
1. Определение на вулканизация
Вулканизацията се отнася до процеса, при който каучуковите материали се трансформират от линейна молекулярна структура в триизмерна мрежова структура чрез химическа реакция на омрежване под действието на нагряване и вулканизиращи агенти (като сяра). Този процес значително подобрява механичната якост, износоустойчивостта, топлоустойчивостта и химическата устойчивост на каучука.
2. Химична реакция на вулканизация
Реакцията на вулканизация включва главно реакцията на омрежване между сярата и каучуковите молекулярни вериги. Специфичните реакции са следните:
Каучукова молекулярна верига + сяра → омрежен каучук
По време на процеса на вулканизация, серните молекули реагират с двойните връзки в каучуковата молекулярна верига, за да образуват серни мостови връзки, като по този начин образуват триизмерна мрежова структура.
3. Фактори, влияещи върху вулканизационната реакция
Видове вулканизиращи агенти: Различните вулканизиращи агенти (като сяра, пероксид, органични вулканизиращи агенти) ще повлияят на скоростта на вулканизационната реакция и плътността на омрежването.
Температура на вулканизация: Повишената температура ще ускори реакцията на вулканизация, но твърде високата температура може да доведе до връщане на вулканизацията в първоначалното ѝ състояние или до разлагане на материала.
Време за вулканизация: Твърде краткото време може да доведе до непълна вулканизация, а твърде дългото време може да доведе до прекомерна вулканизация.
Пълнители и добавки: Пълнителите (като сажди) и добавките (като ускорители, антиоксиданти) ще повлияят на скоростта на вулканизационната реакция и на производителността на продукта.
2. Вид вулканизационен процес
1. Традиционен процес на вулканизация
Вулканизация със сяра: Използва сяра като основен вулканизиращ агент, подходящ за естествен каучук и повечето синтетични каучуци.
Вулканизация с пероксид: Използвайте органичен пероксид като вулканизиращ агент, подходящ за каучук без двойни връзки (като силиконов каучук, флуорен каучук).
Вулканизация с органични вулканизиращи агенти: Използването на органични вулканизиращи агенти (като тиурами и дисулфиди) е подходящо за някои специални каучуци.
2. Нов процес на вулканизация
Вулканизиране с електронен лъч: Използването на високоенергийни електронни лъчи за иницииране на вулканизационни реакции, подходящи за високоефективни каучукови продукти.
Микровълнова вулканизация: С помощта на микровълново нагряване реакцията на вулканизация се извършва за кратко време и подобрява ефективността на производството.
Вулканизация в свръхкритична течност: вулканизация в свръхкритична среда от въглероден диоксид или азот, подходяща за екологично чисти каучукови продукти.
3. Параметри на процеса на вулканизация
1. Температура на вулканизация
Температурата на вулканизация е един от ключовите параметри в процеса на вулканизация. Обикновено, колкото по-висока е температурата на вулканизация, толкова по-бърза е скоростта на вулканизационната реакция. Твърде високата температура на вулканизация обаче може да доведе до обратна вулканизация и разлагане на материала. Оптималният температурен диапазон на вулканизация за различните каучукови материали е различен и подходящата температура на вулканизация трябва да се избере според специфичния материал.
2. Време за вулканизация
Времето за вулканизация се отнася до времето, през което каучуковият материал остава при температурата на вулканизация. Продължителността на времето за вулканизация пряко влияе върху степента на вулканизация. Твърде краткото време за вулканизация може да доведе до непълна вулканизация, а твърде дългото време за вулканизация може да доведе до прекомерна вулканизация. Обикновено времето за вулканизация трябва да се определи чрез експерименти, за да се постигне най-добър ефект на вулканизация.
3. Вулканизационно налягане
Вулканизационното налягане спомага за потока и пълненето на каучуковия материал, осигурявайки неговата еднородност и компактност по време на процеса на вулканизация. Правилното вулканизационно налягане може да намали образуването на мехурчета и дефекти и да подобри качеството на вулканизираните продукти.
4. Дозировка на вулканизиращия агент
Количеството вулканизиращ агент влияе пряко върху скоростта на вулканизационната реакция и плътността на омрежването. Използването на твърде малко вулканизиращ агент може да доведе до непълна вулканизация, докато използването на твърде много вулканизиращ агент може да доведе до прекомерна вулканизация. Обикновено количеството вулканизиращ агент трябва да се оптимизира въз основа на специфичния каучуков материал и вида на вулканизиращия агент.
4. Оборудване за вулканизация
1. Машина за вулканизиране на плоски плочи
Машината за вулканизиране на плочи е едно от най-често използваните вулканизиращи съоръжения и е подходяща за производство на различни каучукови изделия, като гумени плочи, гумени тръби и гумени постелки. Вулканизаторът с плоска плоча вулканизира каучуковия материал във формата чрез нагряване на плоската плоча и прилагане на налягане.
2. Вулканизационен резервоар
Вулканизационният резервоар е подходящ за непрекъснат процес на вулканизация и е подходящ за производство на гумени колани, гумени тръби и гумени уплътнения и др. Вулканизационният резервоар вулканизира гумения материал в затворена среда чрез нагряване и налягане.
3. Каландрираща вулканизираща машина
Каландриращите вулканизиращи машини са подходящи за производство на широколентови каучукови изделия, като например каучукови листове и гумени плочи. Каландриращата и вулканизираща машина вулканизира каучуковия материал в непрекъснат процес чрез каландриране и нагряване.
4. Оборудване за микровълнова вулканизация
Микровълновото вулканизиращо оборудване използва микровълново нагряване, за да завърши вулканизационната реакция за кратко време и е подходящо за производството на високоефективни каучукови изделия. Микровълновото вулканизиращо оборудване има предимствата на висока ефективност, енергоспестяване и опазване на околната среда.
5. Приложение на процеса на вулканизация
1. Производство на гуми
Процесът на вулканизация играе жизненоважна роля в производството на гуми. Чрез процеса на вулканизация, гуменият материал на гумата придобива необходимата механична якост, износоустойчивост и топлоустойчивост, което гарантира, че гумата има добро представяне при различни пътни условия.
2. Гумени уплътнения
Процесът на вулканизация се използва за производството на различни гумени уплътнения, като O-пръстени, U-пръстени и Y-пръстени. Чрез процеса на вулканизация уплътненията получават необходимата уплътнителна ефективност и устойчивост на химическа корозия, което гарантира надеждността и безопасността на уплътнителната система.
3. Гумени тръби и маркучи
Процесът на вулканизация се използва за производството на различни гумени тръби и маркучи, като хидравлични тръби, пневматични тръби и маркучи за хранителни цели. Чрез процеса на вулканизация гумените тръби и маркучи придобиват необходимата устойчивост на налягане, устойчивост на износване и химическа устойчивост, което гарантира тяхната надеждност в различни приложения.
4. Гумени подложки и гумени пластини
Процесът на вулканизация се използва за производството на различни гумени подложки и гумени листове, като противоплъзгащи подложки, ударопоглъщащи подложки и звукоизолиращи подложки и др. Чрез процеса на вулканизация гумените подложки и гумените листове придобиват необходимата механична якост, износоустойчивост и топлоустойчивост, което осигурява тяхната производителност в различни приложения.
6. Бъдещи тенденции в развитието на процеса на вулканизация
1. Зелена и екологична вулканизация
С подобряването на екологичната осведоменост, зелените и екологично чисти вулканизационни технологии ще се превърнат в бъдеща тенденция за развитие. Изследванията и разработването на вулканизиращи агенти и вулканизационни процеси с ниски емисии на летливи органични съединения (ЛОС), ниска консумация на енергия и рециклируемост ще се превърнат във важно направление на изследванията.
2. Интелигентна вулканизация
Интелигентното вулканизационно оборудване и процеси ще подобрят производствената ефективност и качеството на продуктите. Чрез въвеждането на Интернет на нещата, големи данни и технологии за изкуствен интелект може да се постигне наблюдение и оптимизиране на процеса на вулканизация в реално време, както и да се подобри точността и надеждността на процеса.
3. Високоефективна вулканизация
С непрекъснатото развитие на нови материали и нови технологии, високоефективните вулканизационни процеси ще отговорят на нуждите на повече приложения. Чрез изследвания и разработки на нови вулканизиращи агенти, вулканизационни процеси и вулканизиращо оборудване, ние подобряваме производителността и функциите на вулканизираните продукти и разширяваме техните области на приложение.
7. Обобщение
Процесът на вулканизация е ключово звено в обработката на каучук. Чрез процеса на вулканизация каучуковите материали придобиват необходимите физични и химични свойства. Тази статия предоставя подробен анализ на основните принципи, видовете процеси, параметрите на процеса, оборудването и приложенията на процеса на вулканизация. С развитието на технологиите и диверсификацията на нуждите, процесът на вулканизация ще продължи да бъде иновативен в посока на екологичност, опазване на околната среда, интелигентност и висока производителност, осигурявайки по-надеждна техническа поддръжка за развитието на каучуковата промишленост.
Време на публикуване: 22 ноември 2024 г.