本公司是專業生產各種型號的硫化機，煉膠機，切膠機，破膠機等各種橡膠機械的生產廠家，還可以根據用戶的要求生產各種非標準的，產品保證質量；我公司對硫化機的體系說明：

橡膠硫化機主要有兩種體系，包括有機過氧化物和硫化促進劑，有機過氧化物在熱的作用下分解，產生自由基，這些自由基奪取了聚合物鏈上的氫，形成聚合物鏈自由基，這些聚合物鏈自由基互相依次結合，形成交聯點，過氧化物分解的速率控制了交聯的速率。分解反應是一階反應，可由下式定義：

這裡，A0等於過氧化物的初始量，或者是100%；A等於任意時間t時的過氧化物的量；k等於反應速率常數，單位是s-1。

速率常數是與溫度有關的，依照方程：

這裡k1等於溫度T1時的速率常數；k2等於溫度T2時的速率常數；R等於理想氣體常數；Ea等於反應的活化能。

一階化學反應可以數學類比於放射物衰變，過氧化物分解反應的半衰期（t1/2）可以用來計算速率常數k：

在大多數橡膠硫化機實驗室都可以找到的孟山都震盪圓盤流變儀可以用來確定材料交聯的半衰期，因為震盪圓盤流變儀的扭矩直接和硫化過程中形成的交聯點數目有關。通常用一種更簡易的方法，就是採用與90%過氧化物已經分解時相對應的扭矩值T90。 然而，這需要減去樣品熱平衡的時間（這不可能精確地知道），有一種更精確的方法，可以修正熱平衡時間的影響，就是確定Log △扭矩對時間的斜率，如圖1所示，一個一階反應的數據列出來後，可以看到是一條直線。反應的半衰期可以由下方程計算得到：

這裡m就是Log△扭矩圖的斜率。

促進硫化劑硫化機是一種完全不一樣的化學機理，它涉及到加速劑（典型的如塞唑，秋蘭姆，二硫代氨基甲酸鹽和胍鹽）和催化劑（典型的如金屬氧化物和脂肪酸）的混合使用，催化劑主要是用來提高加速劑的效果。雖然化學反應不一樣，但是對於作者所遇到的大多數加速硫化劑來說，震盪圓盤流變實驗的Log△扭矩曲線仍然是一條直線。這使得可以將適合過氧化物交聯模擬的一階反應速率模型用於橡膠硫化。

然而有一種被稱之為防焦硫化的體系，通常用於丁苯橡膠複合物，在交聯形成之前的一個或更多媒介反應中存在著延遲現象，比如在亞磺酰胺加速硫化中會有橡膠硫化聯合體的產生。這種硫化機製造成了震盪圓盤流變儀扭矩曲線存在延遲生長的現象，正好越過正常觀察到的熱平衡時間，如圖2所示，這使得分析更加複雜，但是已經確定在兩步防焦反應中的第一步可以用零階反應方程來模擬：

A=A0-kt (5)

K在這種情況下，是第一步零階反應的速率常數。 雖然不能用殘留過氧化物的百分比率來表示加速硫化劑固化橡膠反應的程度，但是仍然可以用相對百分數來簡單地描述固化，至少在數學模擬的情況下，這個相對百分數是相對於能夠達到的震盪圓盤流變儀扭矩值T100來說的。實際上在模擬橡膠硫化時這個模型模擬得很好。使用必需的物理性質數值進行的與固化程度相關的實驗室測試使得更容易確定橡膠產品的最優硫化時間。這在加工熱敏性材料的時候顯得尤其重要，因為熱敏性材料如果硫化時間超出一定值，就會分解。

熱轉換機制

計算機模擬橡膠硫化機需要一種智能熱轉換模型。簡單尺寸形狀比如像平板形，棒狀和管狀可以用一種一維瞬時傳導熱轉換分析模型來模擬，然而更複雜尺寸的形狀就需要二維的方法了。在數學上可以採用有限微分分析，就是將橡膠交聯截面分為小的有限元的方法，來求解瞬時傳導的微分方程。

對簡單的一維分析，傅立葉掃瞄場方程為：

這裡α等於橡膠的熱擴散率；x等於有限元厚度；T等於溫度，t是時間。

有限微分近似的二階導數變為：

以及

下標i表示空間的增量，上標n表示時間的增量。

使用有限微分近似，代入方程6可以得到在任意點i在未來時間尺度上增加一個時間增量（△t）的溫度方程：

如果時間增量（△t）足夠小的話，用這種解析方法得到的有限微分近似就會收斂。計算機模擬編程的時候，基於有限元尺寸，材料的熱擴散率和預先設定的收斂性判別標準來選擇合適的時間增量。

圖3a，3b，3c所示的是一維模型的例子。圖3a所示的是一種簡單的橡膠平板或者薄片，擁有高的縱橫比，確認會是一維熱傳遞。圖3b所示的一種更複雜的橡膠絕緣的金屬導體（電線和電纜模型），圖3c所示的是常見的類似於橡膠擠出物形狀的圓柱型棒。平板或者絕緣電線可以使用方程6，7，8來分析，固體圓柱狀需要使用一維傅立葉掃瞄方程：

在計算機模擬中，每一個內在節點的初始溫度都是設定為一個適當的值。如果橡膠硫化機經過擠出機後正在被持續硫化，那麼使用就是擠出溫度。極端條件比如蒸汽，LCM介質或者是在成型溫度被輸入進去，模擬便開始了。在時間增量△t裡發生的硫化量中，建立了一個循環，在時間增量的最後時刻每一個節點的新溫度和一個新的交叉交聯反應速率常數全都被計算出來。在電線和電纜模擬中，時間增量中熱量傳入和傳出導體的量被計算出來，同時導體新的溫度也計算出來了。

循環繼續重複，直到條件語言指示改變邊界條件（冷卻循環）或者是一起停止。一維熱傳遞軸向上的熱傳遞被忽略。在考慮蒸汽，熔融鹽液體硫化介質或者是熱成型時，表熱傳遞的表面阻力也可以忽略。在使用輻射或者是對流氣體加熱方式時，邊界層的阻力必須考慮。在防焦硫化複合物中，兩步硫化過程可以很容易調和，通過允許第一步零階反應分析進行完成後，才開始第二步一階反應模擬。

對於溫度貢獻隨著兩個方向x，y改變很明顯的更複雜的形狀，傅立葉速率方程為：

使用Dusinberre提出的有限微分方法，在時間增量的最後，由方程可計算出新的溫度：

這裡θ等於a，無量綱的時間變量，下標i和j定義為二維熱傳導格子，如圖4所示。 Dusinberre的分析是一種非常簡化的用來分析瞬時熱傳遞的方法，但是它很容易被用於電腦模擬，提供大多數硫化機橡膠生產者所需要的足夠的精度。它還允許有散熱包含物，比如像嵌入金屬帶或者金屬線，以及織物或者膠帶來阻止熱傳遞。主要的輪胎製造商，都擁有資金來源可以負擔得起高級的計算動力學軟件以及可以僱用員工來操作，所以可能不值得使用Dusinberre分析。但是中小規模的橡膠線，電纜，軟管和擋風雨條等生產商卻能用得到它。另外一種情況就是橡膠硫化的計算機模擬需要非常先進的水平以及有效的實驗室工作。

實際應用

為了完成理論到實際應用的轉換，很有必要在計算機模擬的橡膠硫化機固化狀態和它實際的性質之間建立聯繫。這可以通過如下方式達到：使用簡易的實驗室滾筒壓迫來硫化樣品，分出不同硫化水平等級，然後分析樣品來確定最優的水平。平板固化計算機模擬利用了速率常數和活化能值，這些數據都是從橡膠的震盪圓盤流變圖中得到的，取自於常見產品加工範圍的幾個不同溫度數據（一般是每10度5或者6次運行）。處理震盪圓盤流變儀數據的程序應該包含一個線性回歸運算，用來計算不同溫度下△扭矩曲線的斜率，得到不同的半衰期和反應速率常數。這些數據使用方程2中變量，依次用於計算活化能。作者幾年前開發的程序還計算了相關係數，以此在硫化模擬中建立了數據的統計真實性。總之，從震盪圓盤流變儀測試中得到的所有數據都非常好。

採用實驗室滾筒/成型壓迫的方法，硫化處於累進硫化水平的橡膠，這使得工廠最優硫化機時間更容易確立。它還可以使橡膠化學家和加工工程師來估計配方或者原料改變對加工和產品性能的影響。細微的變化比如粘土或其他成分的PH改變都會對硫化速率造成極大的影響。能夠離線完成材料的評估，很明顯這是非常先進的。

使用計算機模擬來優化硫化時間可以得到一些令人驚奇的結果。對於由滾筒所生產的許多不同尺寸產品，計算機硫化模擬明顯顯示它們中幾乎沒有一個是在最優速率下加工的。這在處理寬範圍多種不同橡膠和複合物的時候顯得尤其正確。最優硫化時間/循環經常可以得到較好的產品性能和質量。有些產品需要在成型後部分硫化和最終的硫化加工很大程度上仍然是問題，這可能跟產品在部分硫化階段時少於最優硫化時間有關。

用於開發一個橡膠硫化機模型的計算機編程技巧，和處理實驗室數據得到有用參數的輔助軟件，這兩者不一定都是那麼的先進，但需要在擁有學士學位（特別是最近十年拿到的學位）的化學家和工程師的平均能力水平。需要注意的一個缺陷是台式電腦或者軟件包有一種捨入誤差的趨勢。提高節點的數目（減小空間增量大小）可以提高有限微分模型的精確度。然而這樣變得更小後適當地將時間增量增加到下一個，還有捨入誤差會積累並影響最終的結果。現在的個人電腦相比25或者30年前的主機快了許多，但是新電腦仍然不可以處理很大量的數據。

科學在橡膠工業裡快趕上魔法了，硫化加工的計算機模擬在橡膠產品的生產過程中是非常合理的工具，然而。使用這項技術需要投入相當多的時間和資源，才能得到並升級數據，從而建立並保持計算機模擬的準確性。這些工作正在不斷進行當中。

以上就是我公司技術部人員對硫化機硫化的總結，也借鑒了其他的相關內容。

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