温度和压力是橡胶硫化过程中最关键的工艺参数，二者通过影响分子交联反应、材料致密性及内部结构，直接决定硫化制品的物理性能、外观质量和使用寿命。
一、温度对硫化质量的影响
1. 对交联密度与反应程度的影响
温度与交联速度的关系：根据阿累尼乌斯方程，温度每升高 10℃，硫化反应速率约提高 2-3 倍。例如：
天然橡胶在 140℃时 t90（正硫化时间）为 60 分钟，160℃时可缩短至 20 分钟。
温度不足的后果（欠硫）：
交联密度低，制品表现为强度不足（拉伸强度＜10MPa）、弹性差（永久变形＞30%），耐老化性下降。如某 NBR 密封圈因硫化温度设定为 140℃（推荐 150-160℃），使用 3 个月后出现龟裂。
温度过高的后果（过硫）：
分子链断裂与交联反应失衡，导致制品硬化、变脆（邵氏硬度＞90A），伸长率＜150%。
案例：硅橡胶按键在 200℃硫化超过 30 分钟，表面出现裂纹，电绝缘性能下降（体积电阻＜10^13Ω）。
2. 对橡胶分子结构的影响
温度与交联键类型：
硫磺硫化体系中，低温（140-150℃）易形成多硫键（-Sx-，x≥3），制品弹性好但耐老化性差；高温（160-180℃）形成单硫键（-S-）或双硫键（-S2-），耐老化性提升但弹性下降。
热氧老化风险：温度超过 200℃时，橡胶分子链氧化断裂加剧，例如 EPDM 在 220℃硫化后，热空气老化 70℃×72h 后强度保持率＜50%。
3. 对制品内外均匀性的影响
厚制品温度梯度问题：
厚度≥20mm 的制品，若温度设定过高（如 180℃），表面可能过硫而内部欠硫，导致硬度差＞5 邵氏 A。
解决方案：采用分段升温（如先 150℃再 170℃）或增加保温时间。
二、压力对硫化质量的影响
1. 对制品致密性与缺陷的影响
压力不足的典型缺陷：
气孔 / 气泡：硫化过程中挥发分（如水、助剂分解气）无法排出，例如 NR 制品在 0.2MPa 压力下硫化，截面出现直径＞1mm 的气孔。
分层 / 脱胶：多层结构制品（如橡胶 - 织物复合件）因压力不足（＜0.4MPa）导致界面结合力＜5N/mm。
压力过高的风险：
模具变形或设备过载，例如小型硫化罐压力超过 0.8MPa（设计上限 1.0MPa），可能导致罐门密封失效。
橡胶流动性过强，嵌入件移位，如金属骨架密封圈在 1.0MPa 压力下，骨架偏移量＞0.5mm。
2. 对橡胶物理性能的影响
压力与密度的关系：
极性橡胶（如 NBR）在 0.3-0.8MPa 范围内，压力每增加 0.1MPa，密度提高 2-3%，拉伸强度提升 5-10%。
压力对交联网络的影响：
高压（≥0.6MPa）可促进分子链有序排列，提升结晶型橡胶（如天然橡胶）的拉伸强度和耐磨性，但过高压力（＞1.0MPa）会导致分子链断裂，性能反而下降。
三、温度与压力的协同作用
1. 温度 - 压力组合对硫化效率的影响
高温低压组合：适用于薄制品或非极性橡胶（如 EPDM），例如：
170℃/0.4MPa 硫化 2mm 厚 EPDM 垫片，硫化时间 15 分钟，性能达标但需注意边缘过硫。
低温高压组合：适用于厚制品或极性橡胶（如 NBR），例如：
150℃/0.7MPa 硫化 30mm 厚 NBR 胶辊，硫化时间 60 分钟，可保证内外交联均匀性。
2. 协同不当的典型案例
案例 1：温度过高 + 压力不足
某 SBR 轮胎胎面在 180℃/0.3MPa 硫化，表面过硫（硬度＞85A）且内部存在气泡，行驶 5000 公里后胎面开裂。
案例 2：温度不足 + 压力过高
硅橡胶绝缘子在 160℃/0.6MPa 硫化，虽无气泡但交联不完全，耐电弧性能＜180 秒（标准要求≥200 秒）。
3. 优化策略：基于制品需求的参数匹配
高性能制品（如航空密封件）：采用中温（160-170℃）+ 高压（0.7-0.9MPa），确保交联密度与致密性兼顾。
低成本制品（如普通 O 型圈）：采用高温（170-180℃）+ 中压（0.5-0.6MPa），缩短时间以提高生产效率。
四、硫化质量异常的诊断与调整方向
1. 温度相关问题排查
若制品整体偏软、弹性差 → 可能温度不足，需提高 5-10℃或延长保温时间。
若制品表面硬化、内部正常 → 可能升温速率过快，需降低升温速率至 5℃/min。
2. 压力相关问题排查
若制品出现贯穿性气孔 → 检查压力是否达到设定值（如 NBR 需≥0.5MPa），或升压速率过慢（应≥0.1MPa/min）。
若制品与模具贴合面不平整 → 可能压力分布不均，需检查硫化罐内压力均匀性（偏差应＜±0.05MPa）。
五、行业实践：典型制品的温压控制要点
轮胎硫化：温度 165-180℃，压力 0.6-0.8MPa，采用 “逐步升压 + 恒温恒压”，避免胎面与胎体交联不一致。
医用橡胶塞：温度 150-160℃，压力 0.4-0.5MPa，严格控制温压波动（±2℃/±0.03MPa），防止药物相容性不合格。
高压胶管：温度 170-190℃，压力 0.7-1.0MPa，配合长保温时间（40-60 分钟），确保多层结构粘合强度＞8N/mm。
通过精准调控温度与压力的协同作用，可在保证硫化质量的同时优化生产效率。实际生产中建议结合硫化仪测试（如获取 t10、t90 参数）和试片性能验证（如拉伸、老化试验），建立针对具体制品的最优工艺参数库。
