硫化是橡胶制品制造工艺的最后一个流程,也是橡胶制品加工中最主要的化学过程,赋予橡胶各种宝贵的物理性能,使橡胶成为广泛应用的工程材料。现有轮胎硫化工艺存在硫化不均的缺点,为了解决硫化不均的问题进而改进硫化工艺,探究橡胶硫化机理、确定硫化过程中热物性参数变化规律和探索交联反应吸放热规律是必要的。本文以11.00R20　S815全钢载重子午胎为研究对象,利用硫化仪法确定了轮胎用9种橡胶的硫化反应动力学参数,实验测量了胶料热物性参数随温度的变化规律,并对全钢子午线轮胎的硫化过程进行了实际测温,对轮胎硫化过程进行了数值计算。(1)使用LFA447型激光导热分析仪、DSC差示扫描量热仪分别测量了11.00R20S815型子午线轮胎各部位胶料常压和经过2.5MPa加压处理两种情况下的热物性参数。经过2.5MPa压力处理后各胶料的热物性参数的变化趋势与常压下相同,即热扩散系数随着温度的升高逐渐减小,导热系数和比热则随着温度的升高而逐渐变大,与温度的关系近似呈线性变化。硫化压力对热扩散系数和导热系数的影响较大,对比热的影响较小,其随温度的变化关系与常压下相一致,即随着温度的升高近似呈线性变化。加载常压下的热物性参数得到的数值计算结果与实际硫化测温结果符合度更高。(2) HTME胶料在78.75℃—102.94℃期间存在吸热峰,在95.49℃达到峰值,吸热量为-35.3mJ,在173.27℃—201.23℃范围存在放热峰,在184.28℃达到峰值,放热量为81.9mJ,从整个反应过程来看,HTME胶料放热46.6mJ,胶料在硫化过程中为放热反应。测量并拟合了其它各胶料交联反应吸放热量随温度的依赖规律。(3)利用硫化仪测量了轮胎用9种混炼胶的扭矩变化曲线,计算了焦烧阶段、热硫化阶段、和平坦硫化阶段的硫化反应动力学参数。硫化诱导期并不遵循1级反应,热硫化阶段硫化反应是一级反应,在平坦硫化阶段,某些配方的胶料呈现为两个一级反应。硫化诱导期反应速率最小,热硫化阶段反应速度居中,平坦硫化期间反应速率最大。以1nk对1/T作图和为以ln(1/t90)对1/T作图两种方法计算的活化能较为接近,最大相对偏差为8.3%,但是两种方法回归分析所得到的指前因子相差很大,通过前者拟合的Arrhenius方程更符合实际。(4)各胶料的拉伸强度随着硫化时间的增长先增大后减小,在正硫化时间达到最大值,拉断伸长率随着硫化时间的增长先逐渐减小后逐渐增大,在正硫化阶段达到最小值,各胶料在正硫化区域附近时力学性能参数达到极值,欠硫和过硫时橡胶的使用性能均不能达到最优。胎面胶的磨耗体积量随着硫化时间的增加先减小后增大,在正硫化时间达到最小值。(5)各硫化胶的拉伸强度和300%定伸应力随硫化压力的升高而逐渐增大,拉断伸长率、拉伸永久变形以及撕裂强度则随硫化压力的升高而降低,硫化压力越大,胎面胶的磨耗体积越小,硫化压力对不同胶料橡胶力学性能参数的影响程度不同。(6)由于橡胶材料导热系数低且厚度不相等,在三种工艺的硫化过程中,轮胎在硫化过程中各部位升温历程不同、受热程度不同,产生了硫化程度不均匀现象。正常硫化工艺下,机内硫化时间(54min)结束轮胎胎冠胎肩等部位硫化程度较浅,胎侧部位硫化程度高。轮胎在冷却过程中胎肩、胎冠底部、上下三角胶部位后硫化效应显著,轮胎表面和较薄部位后硫化效应比较小,后硫化效应使轮胎硫化不均匀的程度更高。保压工艺整个硫化过程结束时,各测温点中硫化程度最高的部位与正常工艺相同,各部位的硫化程度相对正常工艺都有所提高。调整硫化时间工艺下轮胎各部位的硫化程度都有所降低,但轮胎整体硫化程度的均匀性有了提高。(7)通过数值计算研究轮胎硫化过程温度场分布,比较各热物性参数对温度场分布的影响,结果显示热物性参数随温度的变化关系对研究轮胎硫化过程有重要影响。加载交联反应热后获得的轮胎各部位的温升历程比未加载交联反应热的模拟结果更接近实验实测值,说明交联反应热对轮胎硫化温度场分布有重要影响。(8)在现有的11.00R20$815全钢子午线轮胎硫化工艺的基础上,使用数值模拟的方法对边界温度对轮胎各部位的硫化程度的影响进行了分析,其中过热水温度对6#、16#、23#、10#以及18#测温部位的硫化程度影响较大,模套温度对24#、18#以及16#测温部位的硫化程度影响较大,热板温度对8#、6#及23#测温部位的硫化程度影响较大。根据分析结果提出了优化调整方案：模套温度提高4K,过热水温度提高3K,热板温度提高2K,机内加热硫化时间从54分钟缩短至45分钟,结果表明该调整方案能够在保证硫化质量的同时提高轮胎硫化生产的效率。(9)传统加热方式的时间长效率低,而微波加热升温速率更快,温度分布更均匀,最低温度的升温速率是传统加热方式的8.95倍。圆波导和同轴波导模式下,胶料经微波加热后,胶料内焦耳热密度和温度场随着波在径向和轴向的传输而逐渐降低,焦耳热密度的最大值、最小值随着微波功率的增大而线性增大,且随微波功率的增大,胶料中间部位具有较大焦耳热密度值的区域不断变大。胶料的最低和最高温度大小都随着微波功率和加热时间的增大而线性增大,且胶料最高温度增大的趋势较大。微波加热能够使胶料整体被加热。