在橡胶制品的现代化生产中，“高温快速硫化”已成为提高产能与效率的核心技术之一。它广泛应用于注射成型、连续硫化、模压快速成型等工艺环节，显著缩短了生产周期。但与此同时，也带来了许多令生产及技术人员头痛的工艺问题：焦烧、硫化不均、返原、气泡，不仅会造成产品性能波动，更可能引发大批量的质量缺陷。
一、焦烧（Scorch）问题解析
? 现象：
胶料在加工过程中提前发生交联反应，表现为胶料“上机即粘、混炼发热加快、流动性迅速下降”，严重时无法顺利成型或硫化。
? 主要原因：
硫化体系活性过高：促进剂用量过大或类型偏“快”（如TBBS+TMTD组合）。
加工温度过高：密炼/开炼阶段温度超标（＞120℃时某些体系已有活性）。
储存或预热时间过长：特别是在模压成型时放模等待过长。
缺乏防焦剂：未添加CTP类防焦剂，或其活性不足。
? 数据参考：
以NR胶料为例，在未加CTP时的T10仅为2.8 min，加入0.3 phr CTP后可延长至4.6 min（@150℃），大幅提升加工安全性。
? 解决方案：
| 项目 | 优化建议 |
|---|---|
| 配方设计 | 调整促进剂类型，优先采用延迟型（如TBBS、CBS） |
| 添加剂选择 | 加入0.2～0.5 phr防焦剂CTP |
| 工艺控制 | 严格控制密炼/开炼温度不超过110℃ |
| 工艺节拍 | 降低胶料在热环境中等待时间 |
二、硫化不均（Cure Inhomogeneity）
? 现象：
成型产品在不同部位存在“局部发软/发脆”，拉伸、回弹等性能表现不一致，外观可能出现不规则表面或色差。
? 成因机制：
模温分布不均：常见于大型模具或热流道控制不良。
胶料厚薄差异大：硫化传热不均。
硫化体系分散不均：尤其是在低混合效率条件下。
成型压力不足：模腔填充不充分，导致部分区域胶料密实性差。
? 实验数据示例：
某EPDM胶料在模温差异15℃条件下，硫化T90差异可达2分钟，导致制品拉伸强度波动10%以上。
? 解决方案：
| 项目 | 优化建议 |
|---|---|
| 模具结构 | 优化加热管布置，避免局部过热或冷点 |
| 胶料混炼 | 加强硫化剂和促进剂的分散（如延长混炼时间1～2分钟） |
| 成型压力 | 提高合模压力，确保模腔填满并排气彻底 |
| 使用硫化指示片 | 对产品关键部位做色变试验，辅助判断硫化均匀性 |
三、返原（Reversion）
? 现象：
制品在高温长时间硫化后交联密度下降，出现“回软”“弹性下降”“强度流失”等问题，常被误判为“欠硫”。
? 原理解析：
返原是交联键在高温或超时条件下发生断裂、重排的过程，典型如NR/SBR等硫磺体系中出现的多硫键降解。
? 易感材料：
| 材料类型 | 返原风险 |
|---|---|
| NR、SBR（硫磺体系） | ★★★★★ |
| EPDM（DCP交联） | ★☆☆☆☆ |
| FKM（胺类交联） | ★★☆☆☆ |
? 数据说明：
某NR胶料在150℃硫化20 min后拉伸强度为18.5 MPa，但继续延长到40 min后下降至15.3 MPa，回弹率下降12%。
? 解决方案：
选择防返原促进剂：如使用DPTT、TMTD时控制用量，并配合使用防老剂。
优化硫化时间：不追求“过硫”，应以T90为基础略有余量（T90+1～2 min）。
改用抗返原交联体系：如使用过氧化物交联，交联结构更稳定。
四、气泡（Blistering/Void）
? 现象：
产品表面或内部出现明显的气泡、孔洞，影响气密性、力学性能与外观质量。
? 成因分析：
含水配合剂：如沉淀法白炭黑、水合铝、炭黑吸潮严重。
过快硫化速度：外层已固化但内部未排气，气体被“困住”。
模具排气不良：排气槽设计不合理或胶料过粘堵塞排气孔。
操作时间不当：加料后未及时合模或压合不足。
? 试验案例：
某EPDM密封圈制品，在加入5 phr湿度控制不佳的SiO?后，表面出现大量气泡，气密性下降达25%。
? 解决方案：
| 项目 | 优化建议 |
|---|---|
| 材料控制 | 白炭黑、炭黑预干燥（105℃×2小时） |
| 成型排气 | 模具设计增加排气槽或排气孔 |
| 配方调整 | 添加少量脱模剂或流动改性剂 |
| 成型节拍 | 合模后适当延时施压，利于气体逸出 |
五、快速硫化中的配方与工艺协同优化建议
为了从根本上降低上述问题出现频率，在快速硫化体系中，建议遵循以下几条通用原则：
硫化体系的“稳中求快”
推崇使用延迟型促进剂（如TBBS、CBS）
合理搭配过氧化物+助交联剂
控制DCP/BIPB用量不宜超过2.5 phr，避免剧烈反应
热管理控制
密炼/开炼温度<110℃，注重螺杆剪切发热
模具预热充分，温度波动≤±2℃
材料选择需防吸湿
特别是硅粉、滑石粉、沉淀白炭黑类物料
加强仓储管理与干燥系统的工艺接口
检测手段配合
增加硫化过程中的在线T90监控
使用无损CT/扫描法检测气泡/返原风险
快速 ≠ 冒进，精jing准zhun控制是关键
高温快速硫化虽然为橡胶制品的高效制造提供了巨大的工艺红利，但只有在理解材料本性、控制加工窗口、掌握硫化节奏的前提下，才能真正实现“快而不焦、快而不偏、快而不废”。本文希望能为一线技术人员和工艺工程师提供精jing准zhun判断与系统改进的依据。
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