矽橡膠製品硫化的條件及過程講解!
影響(xiǎng)矽(guī)橡膠製(zhì)品硫化過(guò)程的主要(yào)因素是硫化劑用量、硫(liú)化溫(wēn)度及硫化時間。
①硫化劑用量。其用量越大,硫化速度越快,可以達到的硫化程度也越高。硫化劑在矽橡膠(jiāo)中的溶解度是(shì)有限的,過量的硫化劑會由膠料 表麵析出,俗(sú)稱“噴硫”。為了減(jiǎn)少噴硫(liú)現象(xiàng),同時要達到硫化效果(guǒ),需嚴格控製(zhì)硫化(huà)劑的用量。

②硫化溫度。若(ruò)溫(wēn)度高10℃,硫化時間約縮(suō)短(duǎn)一半。由於(yú)橡膠是不良導熱體,製品的硫化進程(chéng)由於其各部位溫度的差異而不同。為了保證 比(bǐ)較均(jun1)勻的硫化程度,厚矽膠製品一般采用逐步升溫、低溫長(zhǎng)時間硫化。
③硫化(huà)時間。這是硫化工藝的重要環節。時間過短,硫化程度不足(亦稱欠硫)。時間過長,硫化(huà)程度(dù)過高(gāo)(俗稱過硫)。隻有適宜的硫 化程度(俗稱正硫化),才能保證最佳的綜合性能。
矽橡膠硫化原理
矽橡膠有幾種硫化?矽橡膠一般均為高度飽和(hé)的結構,硫化活性較低,故通(tōng)常不能用硫磺硫化,最普通最常用的硫化劑為有(yǒu)機過氧化物。 矽橡膠也可以采用高能射線進行輻射硫化,輻射硫化與過氧化(huà)物的硫化機理相同,均係發生遊離基反應而交聯。

矽橡膠硫化原理(lǐ)
二甲基矽橡膠(jiāo)的分子中(zhōng)不含乙烯基,是飽(bǎo)和矽膠,通常均采用(yòng)高活性的過氧化物為硫化劑,過氧化物遊離基奪取矽(guī)橡膠甲基上的氫形成大 分子遊離基,然後大分子遊離(lí)基再結合即形成交聯鍵,如以過氧化二苯甲酰為硫化劑。
由以上反應中可以看到,含有乙烯基的(de)矽橡膠在硫化過各中,能夠重新生成可繼續進行反應的遊離基,因此,在矽橡膠中引入少量的乙烯 基就可以大大(dà)提高硫化活性,提高硫化劑交聯效率,減少過氧化物的用量並改善製品的性能。由(yóu)於引發(fā)交聯(lián)反應的(de)初始遊離基是由過氧化 物分解而得,故在一定範(fàn)圍內(nèi)增加過氧化物的用量可(kě)以顯著提高矽橡膠硫化膠的交聯度,這將導致膠料定伸強度提高,並可(kě)改善動態性能 和壓縮變形,但抗撕裂(liè)性能則有所下降。
按照(zhào)過氧化物硫化活性的高低,將常用(yòng)的過氧化物分為通用型與乙烯基(jī)專用型兩類。通(tōng)用型活性較高,對各種矽橡膠均能起硫化作用,如 過氧化二苯甲酰(BP),2?4—二氯過氧化二苯(běn)甲酰(xiān)(DCBP),過氧(yǎng)化苯甲(jiǎ)酸叔丁酯(TBPB),即屬於此種類型。乙烯基專用型活性較低 ,僅能對含乙烯基的矽橡膠起硫化(huà)作(zuò)用,如過氧化二叔丁基(DTBP),過(guò)氧化二(èr)異丙苯(DCP及無味DCP),2?5—二甲基—2?5—二叔丁基 過氧化己烷(DBPMH)等則屬於此種類型。過氧化二苯甲酰常(cháng)製成有效成份(fèn)為50%的矽(guī)油膏,以保證生產安全並改進其(qí)在膠料中的分(fèn)散性(xìng)。 其分解產物為苯、苯甲酸和二氧化碳,是揮發性的,在一段硫化時必須加壓,且由於分解產物(wù)含有(yǒu)酸性物質,故用量不宜(yí)過多以免降低製 品的耐熱性,本品不適(shì)於製造厚壁模型製品。一般100份二甲基(jī)矽橡膠用過氧化二苯甲酰矽油膏狀物4——6份,乙烯基矽橡膠用量為(wéi)0.5— —2份。
2.4—二氯過氧化二苯(běn)甲酰與過氧化二(èr)苯甲酰相較,其分解溫度比(bǐ)過氧化二(èr)苯(běn)甲酰為低,而分(fèn)解速度則更高,由於分解溫度低,所以焦燒 性能不好,因此,這種物質的用量應盡可能少(shǎo)。其分解產(chǎn)物為2.4-二氯苯甲酸(suān)和2.4-二氯(lǜ)苯,比較不易揮發,所以矽橡膠製品廠家(jiā)生產硫 化(huà)時不加壓(yā)也(yě)能避免氣泡,特別適宜於壓出(chū)矽膠製品的常壓熱空氣連續硫化。用量與過氧化二苯甲酰相仿(fǎng)。

過氧化(huà)二苯甲酰,2.4—二氯過氧化二苯甲酰(xiān)屬於芳酰基過(guò)氧(yǎng)化物,不能用於含炭黑膠料,因炭黑幹擾過氧化(huà)物的硫化作用。淺色膠料則 有很強烈的焦燒傾(qīng)向,且其分解產(chǎn)物中的(de)酸性物質會損害密封(fēng)係統矽橡(xiàng)膠製品(pǐn)的耐熱性能。
過氧(yǎng)化二叔丁基對含乙烯基的矽橡膠有(yǒu)效,不易焦燒且硫(liú)化膠壓縮(suō)變形較小,物理機械性能良好。其缺(quē)點是蒸氣壓高,因此揮(huī)發也高,在 膠料存放過程中極易揮發。本品能用於模型製品。並(bìng)可用於模壓厚(hòu)製品的膠料和含炭黑的膠(jiāo)料。用量一般為0.5——1份。
過氧化二異丙苯DCP及(jí)無味DCP,和2.5-二甲基—2.5-二叔丁基過氧化己(jǐ)烷不(bú)易揮發,使用方(fāng)便(biàn),硫化(huà)膠壓縮變形較低,且由於不分解出帶 羧基的產物,因此在密封製品的硫化(huà)膠中特別穩定。它們適用於模壓矽膠製品、與金屬粘合的製品和注射製品,也適(shì)用於含炭黑的膠料,應 用範圍甚廣。采用2.5-二甲基—2.5-二叔丁基過氧化(huà)己烷時,硫化膠並具有較高的伸長率(lǜ)。使用過氧化二異丙苯時其分解產(chǎn)物具(jù)有臭味, 這(zhè)種(zhǒng)氣味並在較長時間內(nèi)存在於製品中,采用2.5-二甲基—2.5-二叔丁基過氧化己烷時,則能避免此種弊(bì)端。這(zhè)兩種過氧化(huà)物(wù)所得硫化膠 的撕裂強度(dù)較(jiào)低。其用量一般均為0.5——1份。
過氧化物的用量不宜過大(dà),當超過適(shì)宜的用量後會(huì)使硫化膠的(de)伸長率、抗撕裂強(qiáng)度等性能下降。這種下降趨勢(shì)尤以使用(yòng)2.4—二氯過氧(yǎng)化 二苯甲酰、過氧化二苯甲酰者為甚。
矽橡膠有幾種硫化?
含乙烯基的矽橡(xiàng)膠生膠除利用過氧化物進行硫化硫化外,還可以進行加成(chéng)硫化。現今所用的加成硫化的硫化劑主要為含矽(guī)氫基的過氧(yǎng)化物 或聚合物。Si-H基(jī)團與乙烯基加成而實現硫化,在這種反應中,通常使用鉑的絡合物為催化劑(jì)。
硫化促進劑
硫(liú)化促進劑(jì)是一類能(néng)加快(kuài)硫化反應(yīng)速度,縮短硫化時間,降低硫化(huà)溫度,減少硫化劑用量,並能提高或改善硫化膠物理機械性(xìng)能(néng)的助劑。 按其性質和化學組成可分為無機促進劑和有機促進(jìn)劑兩大類。無機促(cù)進(jìn)劑使用最早,但因促進效果小,硫化膠性能(néng)差。現基本被有機(jī)促進 劑所取代。隨著合(hé)成橡膠品種(zhǒng)和用途的不斷發展,現有促進劑名目繁雜,根據(jù)促進劑的化學結構通常(cháng)將其分為噻唑類、秋蘭姆類(lèi)、次(cì)磺酰 胺類(lèi)、胍類、二硫代(dài)氨基甲酸鹽類、醛胺類、黃原酸鹽類和硫脲。
硫化過程
可分(fèn)為四個階段(duàn),各有特點。通(tōng)過膠料定伸強度的測量(或硫化儀)可以看到,整個硫化過(guò)程可分為硫化誘導,預硫,正硫化和過硫(對 天然膠來說是硫(liú)化(huà)返原(yuán))四個階段。
硫化誘導期:硫化誘導期(焦燒時間)內,交聯尚未開始,膠料有很好的流動性。這(zhè)一階段(duàn)決定了 膠(jiāo)料(liào)的焦燒性及加工安全性。這一階段的終點,膠料開始交聯並喪失流動性。硫化誘(yòu)導期的長短除與生膠硫化中橡膠分子變化本身性(xìng)質有關,主要(yào)取決於所用助劑,如用遲延 性促進劑可以得到較長的焦燒(shāo)時間,且有較高的加工安全性。
預硫化:硫化誘導期(qī)以後便是以一定速度進行交聯的預硫(liú)化階段。預硫(liú)化期的交聯程度低,即使到後(hòu)期硫化膠的扯斷強度,彈性也(yě)不能到 達(dá)預想水平,但(dàn)撕裂和動態裂口的性能卻比相應的正硫化好。
正硫化:到達正硫化階段後,硫(liú)化膠的各項物理性能分別達(dá)到或接近最佳點,或達到性能的綜全平衡。正硫化階(jiē)段(硫化平坦區)之後, 即(jí)為過(guò)硫(liú)階段,有兩種情況(kuàng):天然膠出現“返原”現象(定(dìng)伸強度下降),大部(bù)分合成膠(jiāo)(除丁(dīng)基(jī)膠外)定伸強度繼(jì)續增加。
過硫(liú):對任何膠料來說,硫(liú)化時不隻是產生交聯,還由於熱及其它因素的作用產生產聯(lián)鏈和分子鏈的斷裂。這一現象貫穿整(zhěng)個硫化過程。 在過硫階段,如果交聯仍占優勢,橡膠就發(fā)硬,定伸強度繼續上升,反之,膠料發軟,即出現返原(yuán)。
硫化方法按硫化條件(jiàn)可分(fèn)為(wéi)冷硫化、室溫硫化和熱硫化三類。
冷硫化可(kě)用於薄膜製(zhì)品的硫化,製品在含(hán)有2%~5%氯化硫的二硫化碳溶液中浸漬,然後洗(xǐ)淨、幹燥即可。室溫硫化時,硫化過程在室溫 和常壓下進行,如使用室(shì)溫硫化膠漿(混煉膠溶液)進行自行車內胎接(jiē)頭、修補等,青山新材環保無溶劑(jì)三防漆也是一(yī)種室溫硫化的(de)矽(guī)橡膠產品。熱硫化是橡膠製品硫化的主(zhǔ)要方法。
根據(jù)硫(liú)化(huà)介質及硫化方式的不同,熱硫化又可分(fèn)為直接硫化、間接硫化和混氣硫化三種方法。①直接硫化,將製品直接置入熱水或蒸汽介 質中硫化。②間接硫化,製品置於熱空(kōng)氣中硫化,此法一般用於某些外觀(guān)要求(qiú)嚴格的製品。③混氣硫化,先采用空氣硫化,而後再改用直接蒸汽硫化。此法既可以克服蒸汽硫化影響製品外觀的缺點(diǎn),也可(kě)以克服由於熱空氣傳熱慢,而硫化時間長和易老化的缺(quē)點。
上述硫化方法均屬於間歇生產,有些長度不限的橡膠製品可以連續硫化,如壓出製品的(de)鹽浴硫化、沸騰床(chuáng)硫化(huà)、微波或高頻硫化、膠帶及膠板的鼓式硫化機硫(liú)化等。
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