非硫磺硫化

不使用硫黄作为媒介而进行硫化制程的橡胶生产方式统称

非硫磺硫化（英文名：Sulfur-free Vulcanization），是不使用硫黄作为媒介而进行硫化制程的橡胶生产方式统称。

简介

非硫磺硫化（英文名：Sulfur-free Vulcanization），是不使用硫黄作为媒介而进行硫化制程的橡胶生产方式统称。

硫化是橡胶生产加工中十分重要的过程，对橡胶各方面性质的提升有着十分重要的意义。通常情况下，硫化是指用含硫交联剂使生胶中分子链相互交联形成网状结构，从而提升橡胶的力学性能。除了硫黄硫化体系外，还有一些非硫黄硫化体系既可用于不饱和橡胶的硫化，又可用于饱和橡胶的硫化，如过氧化物、金属氧化物、酚醛树脂、醌类衍生物、马来酰亚胺衍生物等。这些交联剂中不含硫磺，但也可起到交联硫化的作用，因此成为非硫磺硫化。

概况

传统的硫化体系使用硫原子将生胶分子链中的碳碳不饱和双键打开，使分子链间形成相互交联的网状体系，从而提高橡胶性能，使其具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐蚀等优良性能。然而，随着合成橡胶品种的日益增多，除了大量生产的通用合成橡胶品种（不饱和橡胶）外，又出现了一些饱和橡胶，如二元乙丙橡胶（EPR）、丙烯酸橡胶（ACM）、氯醚橡胶（CO）和硅橡胶（MQ）等，由于它们的主链不含碳碳双键，从而不能用硫磺硫化体系进行硫化，只能通过过氧化物、金属氧化物或多元胺类等交联。所以在橡胶行业里，“硫化”和“交联”是同义语，而且硫化体系又分为硫磺硫化体系和非硫磺硫化体系。

分类

过氧化物硫化体系

过氧化物硫化体系可以根据硫化剂组成不同分为三类：无机过氧化物、有机硅过氧化物和有机过氧化物。以有机过氧化物最为重要，主要用于饱和橡胶的硫化，也可用于不饱和橡胶的硫化。

过氧化物硫化机理

过氧化物的过氧化基团受热易分解产生自由基，自由基引发橡胶分子链产生自由基型的交联反应。可以硫化不饱和橡胶、饱和橡胶（如EPR）以及杂链橡胶（如Q），此外有机过氧化物还可以交联EVA、FPM、ANM、PU等，还可以交联塑料。

应用范围

优缺点分析

过氧化物硫化配合要点

使用活性剂和助硫化剂可提高交联效率

加入少量碱性物质，如MgO、三乙醇胺等，提高交联效率，避免使用槽法炭黑和白炭黑等酸性填料（酸性物质使自由基钝化）；防老剂一般是胺类和酚类防老剂，也容易使自由基钝化，降低交联效率，应尽量少用。

硫化温度：应该高于过氧化物的分解温度

硫化时间：一般为过氧化物半衰期的6～10倍。（注：过氧化物半衰期：一定温度下，过氧化物分解到原来浓度的一半时所需要的时间，用t1/2表示。）

常用的过氧化物硫化剂及其选择

常用的过氧化物硫化剂为二烷基过氧化物、二酰基过氧化物和过氧酯。如：二叔丁基过氧化物（DBP）、过氧化苯甲酰（BPO）、叔丁基过氧化苯甲酯（TBPB）、二枯基过氧化物（DCP）、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧化) 己烷（DBPH, AD）、1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基-环己烷（DBPC, 3M）、1,1-双(叔丁基过氧基)-环己烷（DBC）等。

选择过氧化物，一般需要从过氧化物的半衰期、挥发性、气味、酸碱性物质对它的影响以及加工的安全性、硫化胶的物理机械性能等方面考虑。

金属氧化物硫化体系

金属氧化物硫化剂包括氧化锌、氧化镁、氧化铅等，能有效地硫化主链含某些极性基团的橡胶。由于金属氧化物对电子的亲和能力大，对促进表面的吸附作用大，活性作用也强，因此金属氧化物在充当硫化剂的同时又充当活性剂作用。

金属氧化物硫化机理

金属氧化物硫化机理：活性中心位于1，2—聚合产生的烯丙基氯上。金属氧化物硫化CR时，交联反应的活性中心位于1，2—聚合产生的烯丙基氯上，硫化过程中，1，2—结构可能发生重排。

金属氧化物硫化的注意事项

应用范围

适用的胶种：氯丁橡胶（CR）、氯磺化聚乙烯橡胶（CIIR）、卤化丁基橡胶（HBR）、聚硫橡胶（PR）等橡胶，尤其是CR和XIIR。

树脂硫化体系

树脂类硫化剂以酚醛树脂为主，可用于二烯类橡胶的硫化，其结构同时如下

应用范围

酚醛树脂特别适用于丁基橡胶的硫化，以提高其耐热性、曲挠性。丁基橡胶用树脂硫化时能显示出其良好的耐热性，特别适合做胶囊使用。