航空用天然膠厚制品經(jīng)常用作航空儀表的減震件，其配方和工藝有一定的特殊性。對一般橡膠制品生產(chǎn)來說，縮短硫化時間可以降低能耗，提高生產(chǎn)效率，降低成本;提高硫化溫度可以加快硫化反應速度。但在以天然膠為主的制品中，硫化溫度過高，將使硫化膠的交聯(lián)密度、物理機械性能下降，即硫化平坦性差，易于產(chǎn)生硫化返原現(xiàn)象。特別是對厚制品來說，因熱量是從制品外層逐步傳向內(nèi)層，而橡膠本身又是熱的不良導體，要使制品最內(nèi)層達到正硫化，外層膠必然已嚴重過硫，即產(chǎn)生成品硫化的嚴重不均勻，直接影響制品的實際使用性能。
  近年來出現(xiàn)的促進劑OTOS(N、N1-雙(氧二乙撐)硫代氨基甲酰次磺酰胺)是一種新型硫化促進劑，它活性高，遲延性大，特別是高溫硫化天然膠時，有很好的抗還原性，而且制品的耐熱性好。
  本研究以航空用天然膠模壓厚制品作為實例，對其配方設計、工藝控制進行探索，力求提高產(chǎn)品的硫化均勻性，從而提高產(chǎn)品質量和使用壽命。
  實驗研究
  原材料包括：3#煙片膠，進口;促進劑OTOS，浙江黃巖東?；S;偶聯(lián)劑為南大-42，南京大學化學系抗大化工廠;KH-560，上海耀華玻璃廠產(chǎn)品;促DTDM，日本產(chǎn)品;其它均為工業(yè)品。
  主要儀器與設備：XK-160開煉機;400×400平板硫化機(電熱);LH-Ⅰ型硫化儀;XK-550開煉機;WQB-2500B型拉力試驗機;SJ6408型電熱恒溫干燥箱。
  基本配方為：3#煙片膠70，丁苯膠30，氧化鋅5，硬脂膠2，高耐磨炭黑45，沉淀法白炭黑10，石蠟1.5，芳烴油5，防老劑變量，其它助劑變量。
  硫化膠的物理性能按相應國家標準測定。
  結果與討論
  硫化體系的選用
  首先我們對普通硫黃硫化體系、半有效硫化體系和有效硫化體系試制的膠樣進行了系列性能測試：物理機械性能、100℃×48h老化試驗具體性能見表1，硫化曲線示意圖見圖1。
  表1 物理機械性能和老化性能
  圖1 硫化儀曲線示意圖
  (1.普通硫黃硫化體系 2.半有效硫化體系 3.有效硫化體系)
  從圖表中可看出，有效硫化體系的老化后性能較好，硫化平坦性較好?？梢韵胂?，由于—S—鍵能大，—SX—鍵能最小，因此隨硫化時間的延長，—S—趨多，—SX—、—S2—趨少，極限情況是全部變?yōu)閱瘟蜴I。而不穩(wěn)定的—SX—、—S2—在延長硫化時間或升高硫化溫度時，發(fā)生交聯(lián)鍵斷裂，一部分轉化為穩(wěn)定的單硫鍵，另一部分形成了造成主鏈改性的基團，即交聯(lián)密度下降、物理性能變壞的主要原因，因此我們選用有效硫化體系。
  其次，進行不同有效硫化體系的篩選，性能對比見表2。
  表2 不同硫化體系性能對比
  結果分析認為，促 OTOS 1.5/促 CZ 1/硫黃 0.5并用體系性能較好，這是因為一個OTOS分子在硫化時只能給出一個活性硫原子，形成的交聯(lián)鍵以單硫鍵較多，而一個分子DTDM卻能給出兩個硫原子，所形成的交聯(lián)鍵以雙硫鍵較多。顯而易見，—S2—的熱穩(wěn)定性不如—S—的好，表現(xiàn)在宏觀方面，就是使用促OTOS方案抗硫化返原性較好。
  防老劑的影響
  為了防止高溫表面氧化，選用合適的防老劑也很重要，特別是選用有協(xié)同作用的并用體系，來增強膠料的耐熱老化性能。通過比較，我們認為防老劑RD/防老劑4010NA 2/1.5較好。
  金屬氧化物的應用
  氧化鋅常作為無機活化劑，它既能加快硫化速度，又能提高硫化程度。在該制品中氧化鋅的加入，能有效提高膠料的導熱性能，也是一種方法。但氧化鋅用量太大，會出現(xiàn)填充效應，膠料有硬化趨勢。鑒于該制品物理機械性能要求較高，氧化鋅的用量受到一定限制，通過試驗，確定其用量為20份為宜。
  工藝
  模壓厚制品的硫化比一般模壓產(chǎn)品復雜，工藝上應采取相應的措施。
  橡膠是熱的不良導體，隨制品厚度增大，硫化過程中制品內(nèi)、外層間溫差也增大，所以在相同的硫化時間內(nèi)所取得的各層硫化效應也不相等，造成硫化均勻性的差異。硫化溫度越高，差異越大，因此厚制品必須在比較低的溫度下進行較長時間的硫化，且采用分段升溫的方法。
  未硫化的膠料在中等溫度的環(huán)境中預熱也不失為一種好辦法。
  厚制品后硫化效應需充分考慮。
  為減少制品出模開裂，我們在裝膠量及硫化壓力方面也做了嘗試，認為裝膠量不可太多，壓力也應采用先高壓后低壓的方法。
  結論
  對厚制品來說，配方設計對保證產(chǎn)品質量極為重要，特別是天然制品采用較高溫度長時間硫化時，硫化體系的合理選用是問題的關鍵，采用促OTOS 1.5/CZ 1硫黃體系較好。
  防老劑的用量比一般制品大，并用體系選用能產(chǎn)生協(xié)同作用的防老劑為好。
  在制品性能允許的前提下，盡量多采用金屬氧化物類導熱性好的補強填充劑，增強熱的傳導。
  根據(jù)制品特點采用低溫長時間硫化、逐步升溫方法很重要，不但能保證制品質量且在一定程度上能提高產(chǎn)品合格率。