橡胶硫化曲线动力学分析、拟合与教学设计

翟俊学; 黎国杰

doi:10.14028/j.cnki.1003-3726.2026.26.085

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橡胶硫化曲线动力学分析、拟合与教学设计

教育与教学 | 更新时间：2026-07-27

- 橡胶硫化曲线动力学分析、拟合与教学设计
- Kinetic Analysis, Fitting and Teaching Design of Rubber Vulcanization Curve
- 高分子通报 2026年39卷第8期页码：1512-1518
- 作者机构：
  
  青岛科技大学高分子科学与工程学院橡塑材料与工程教育部重点实验室　青岛 266042
- 作者简介：
  
  *翟俊学，E-mail: zhaijunxue@qust.edu.cn
- 基金信息：
  
  山东省本科高校教学改革研究项目(M2022090);青岛科技大学教学改革研究项目(2022ZD055)
- DOI：10.14028/j.cnki.1003-3726.2026.26.085
  中图分类号：
- 收稿：2026-02-25，
  
  录用：2026-04-28，
  
  网络首发：2026-07-13，
  
  纸质出版：2026-08-20
- 稿件说明：
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翟俊学, 黎国杰. 橡胶硫化曲线动力学分析、拟合与教学设计. 高分子通报, 2026, 39(8), 1512–1518.

Zhai, J. X.; Li, G. J. Kinetic analysis, fitting and teaching design of rubber vulcanization curve. Polym. Bull. (in Chinese), 2026, 39(8), 1512–1518.
翟俊学, 黎国杰. 橡胶硫化曲线动力学分析、拟合与教学设计. 高分子通报, 2026, 39(8), 1512–1518. DOI： 10.14028/j.cnki.1003-3726.2026.26.085.

Zhai, J. X.; Li, G. J. Kinetic analysis, fitting and teaching design of rubber vulcanization curve. Polym. Bull. (in Chinese), 2026, 39(8), 1512–1518. DOI： 10.14028/j.cnki.1003-3726.2026.26.085.

摘要

橡胶硫化动力学分析是高分子学科的重要知识。为了系统学习橡胶硫化动力学知识和分析方法，学习用新的非等温动力学方法分析和拟合橡胶等温硫化曲线，本文首先总结了国内外文献中的橡胶硫化、交联反应动力学模型，然后将非等温动力学分析Málek法进行改进，用二元自催化模型结合改进的非等温动力学方法分析并拟合橡胶等温硫化曲线，进一步将其结合BOPPPS (知识导入(Bridge-in)，学习目标(Objective)，前测(Pre-assessment)，参与式学习(Participatory Learning)，后测(Post-assessment)，总结(Summary))方法进行教学设计。结果表明，文献认为机理动力学模型可以描述橡胶硫化反应历程，

级模型、K–S模型等经验模型能够更方便地拟合硫化动力学曲线；通常认为等温硫化是一级反应，示差扫描量热法(DSC)非等温动力学分析方法可以计算反应活化能和反应级数；将Málek法中的温度函数简化为不变量后可以分析橡胶等温硫化曲线，K–S模型比

级模型能够更好地描述硫化速率−反应度曲线。将上述文献分析、科研结果用于课堂教学，更新橡胶硫化反应动力学知识，学习二元K–S模型拟合方法并与

级模型对比，有助于加深理解、掌握橡胶硫化/交联动力学知识，培养分析和解决如何控制最佳硫化程度的工程实践能力。

Abstract

The analysis of rubber vulcanization kinetics is a fundamental discipline in polymer science. To systematically study rubber vulcanization kinetics and analytical methods

this study focuses on employing novel non-isothermal kinetic approaches to analyze and fit isothermal vulcanization curves. This study first synthesizes rubber vulcanization and crosslinking reaction kinetic models from domestic and international literature. Subsequently

the improved M

álek method for non-isothermal kinetic analysis was used to analyze and fit the isothermal vulcanization curves by integrating a binary autocatalytic model. These findings were further incorporated into the instructional design using the BOPPPS (Bridge-in

Objective

Pre-assessment

Participatory Learning

Post-assessment

Summary) methodology. The results demonstrate that

according to the literature analysis

the kinetic models effectively describe the vulcanization processes

while empirical models

such as the n-order and K-S models

facilitate curve fitting. Isothermal vulcanization reactions are generally classified as first-order processes

whereas differential canning calorimetry (DSC)-based non-isothermal kinetic analysis enables the calculation of the activation energy and reaction order. Simplifying the temperature function in the Málek method into invariant parameters allows effective curve analysis

with the K-S model outperforming the

-order model in describing vulcanization rate-reaction degree curves. Integrating these literature reviews and research findings into classroom teaching updates the knowledge of vulcanization kinetics. A comparative analysis between binary K-S model fitting methods and n-order models enhances the understanding of vulcanization/crosslinking kinetics

fostering practical engineering skills in optimizing vulcanization conditions.

关键词

Keywords

references

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