硫黄是浅黄色或黄色固体物质,硫黄分子是由八个硫原子构成的八元环(S8),有结晶和无定形两种形态。在自由状态下,硫黄以结晶形态存在,把硫黄加热至熔点(119℃)以上时,则变成液体硫黄,即无定形硫。所以橡胶在硫化时,硫黄是处于无定形状态的。
在橡胶工业中使用的硫黄有硫黄粉、不溶性硫黄、胶体硫黄、沉淀硫黄、升华硫黄、脱酸硫黄和不结晶硫黄等。
在上一篇文章《什么是硫化剂?》中,我们就介绍过硫黄是橡胶常用的硫化剂种类。那么,硫黄与橡胶的反应过程是什么?
硫黄在自然界以含有8个硫原子的环状结构S8分子形式稳定存在。在室温下,硫黄与橡胶不发生作用。温度升高到159℃时,硫环被活化裂解。硫环获得能量后裂解,裂解的方式可能是均裂成自由基,也可能是异裂成离子。
现以双基活性硫与天然橡胶的反应,说明橡胶硫黄硫化的化学反应过程。天然橡胶的分子链节上含有双键,双键上的π电子云反应活性很高。当双键受到外界双基活性硫的影响时,使π电子云转移,π电子对中的电子发生转移,不饱和双键与双基活性硫发生硫化反应,硫化反应一般是在双键的α-亚甲基上进行的。生成交联键可能有以下途径。
①、先生成橡胶硫醇,再发生分子间或分子内交联。
②、双基活性硫与橡胶大分子不产生橡胶硫醇也可以进行交联反应。