——模腔污染的成因与对策解析
一、问题背景：硫化几模就得清洗模具，正常吗？
许多橡胶企业在生产中常常遇到这样一个现象：模具每硫化10~30模左右，模腔内便出现明显的积垢、杂质残留甚至胶料炭化现象，严重时还会影响制品脱模、外观、尺寸精度甚至力学性能。
有的技术人员习以为常，但从专zhuan业ye角度看，这种现象并不正常，它是配方设计、工艺控制、模具结构、材料兼容性等多因素共同作用的结果。
二、模腔污染物的主要来源分析
模具污染的表现形式包括：黑斑、黄褐色残留、油渍、炭化物、脱模剂积层等，下面分项分析其主要成因。
1. 硫化体系副产物沉积
以常见的硫磺-促进剂硫化体系为例，其反应过程中会产生硫化副产物（如胺类、硫酰胺、胺氧化物等），在高温下极易凝结在模腔表面。
典型例子：使用MBT（2-硫醛基苯并噻唑）+TMTD（二甲基秋兰姆）体系时，在160~170℃条件下持续10模以上，会在模具内壁生成棕黄色或褐色残留层。
数据参考：副产物残留量经GC-MS测定可达模内表面每平方厘米1~2 μg，积累10模后即可形成肉眼可见污染。
2. 增塑剂、软化剂等低分子迁移物
部分橡胶配方中采用芳烃油、白油、石蜡油或液体橡胶等低分子物质以改善加工性或柔软性，这些物质在高温下极易挥发或迁移至模腔表面，形成油性污染层。
实测数据显示：在180℃、压力15MPa、12分钟硫化条件下，芳烃油在NBR中的迁移率可达58%（w/w），约等于每模残留油量达0.30.5g。
长时间不清洗模具，会形成典型的“油斑污染圈”，影响制品硫化表面密合性。
3. 填料、炭黑分散不良导致喷霜
当白炭黑、炭黑、滑石粉等无机填料分散不良或与增塑剂不兼容时，会在硫化初期发生喷霜，直接污染模腔。
炭黑结构较高（DBP吸油值 > 120 mL/100g）、表面处理差、与偶联剂不匹配的情况下，其喷霜概率提升30%以上。
滑石粉在NR体系中喷霜阈值为添加量>30phr时尤为明显。
4. 脱模剂的过度使用与选择不当
为改善脱模性，有些车间在模具表面频繁喷涂硅油、石墨乳、氟素脱模剂等，这些物质本身在高温下会聚集、炭化。
常规硅油（聚二甲基硅氧烷）于>200℃条件下开始热解，逐模累积形成透明残膜。
若未定期清洗模具，每2030模后积膜厚度可达25μm，严重影响制品表观与脱模力。
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三、模腔污染的危害分析
污染问题若不及时控制，会带来如下后果：
| 危害类型 | 影响表现 |
|---|---|
| 制品外观 | 表面粗糙、油斑、黑点、白斑、模印不清晰 |
| 脱模困难 | 粘模、边缘拉裂、制品局部撕裂 |
| 力学性能下降 | 接触面交联不完全、局部焦烧，导致拉伸强度或撕裂强度下降 5~15% |
| 工艺成本升高 | 频繁清洗模具、停机清模、提高报废率 |
| 模具寿命缩短 | 积炭腐蚀模腔表面、脱模剂结膜堵塞排气槽 |
四、 清洗方式选择建议（按污染等级）
| 污染情况 | 推荐清洗方式 |
|---|---|
| 轻度析出 | 热水+中性清洗剂（如IPA）浸泡15分钟 |
| 中度焦化 | 化学剥离剂（如FOMA-703）喷涂刷洗 |
| 重度焦块 | 超声波清洗+机械研磨（低速）处理 |
五、根本对策：从源头控制模具污
染1. 配方优化
减少或替换高迁移性的增塑剂，如改用对模具污染较低的TPR油或液体聚丁ding二er烯xi；
使用低焦烧促进剂系统，如ZDEC替代TMTD，并优化用量控制在0.5~1.2 phr；
增加填料与偶联剂匹配度，推荐使用TESPT（双[三乙氧基硅gui烷wan]二硫代丙bing酸suan酯zhi）与白炭黑配合比例为1:10。
2. 工艺管控
控温精jing确que：避免温度过冲。模温超过推荐值（例如180℃设定却实际升至195℃）会加速脱模剂焦化；
控时合理：硫化时间避免过长，常见过硫化会加速助剂焦烧；
脱模剂使用间隔控制：建议每10模喷一次，避免每模喷涂，且选择高温不积炭型脱模剂（如水性氟素型）。
3. 模具结构优化
模腔镀铬、氮化等处理提高表面致密性，减少吸附与积垢；
合理设计排气槽、避免“死角区”积碳；
设置模具清洗计划：建议每运行30模后进行快速模腔擦拭，每运行100模后热洗或喷砂清模一次。
4. 上模前预清洁制度
每次上模前建议用酒精或IPA+清洁布擦拭模腔并热风干燥，去除前次残留。
引入CIP（clean-in-place）原位快速清洗系统也逐渐在大型橡胶工厂推广。
六、模腔污染治理是系统工程
模具的污染与清洗频率不仅是一个工艺问题，更是配方、工艺、设备、管理等多环节协同优化的结果。只有将污染“提前预防”，才能真正实现高效率、低维护、高质量的橡胶制品生产。
记住一句话：模具的清洁度，决定橡胶制品的一致性与竞争力。
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