有機矽熱門膠種認識,熱(rè)硫化矽橡膠製品的加工及生產配(pèi)合機製!
有機矽材質以(yǐ)及工藝不計其數,而至今所屬比較熱門的工藝以(yǐ)及膠(jiāo)種還是屬於(yú)熱硫化加工成型矽橡膠(jiāo)製(zhì)品,如今在不同行業(yè)之中很 多產品被矽橡膠材料所代替,而代替的因素很明了,主要還是(shì)因產品的特性(xìng)和多(duō)方麵的變化和獨有的性能(néng)調配,而矽橡膠製品材料 可分為多方麵功能以及工藝進行實(shí)際調配,所以對於工藝配合以及生產加工(gōng)你有了解過嗎?

熱硫化型矽橡膠是指相對分子質量高(40萬~60萬)的矽橡膠。采用有機過(guò)氧化物作硫(liú)化劑,經過加熱使有機過氧(yǎng)化物分解產生遊 離基,並與橡膠的有機側基形成交聯,從而獲得硫化膠(jiāo)。
品種及特性
熱硫化型矽橡膠(jiāo)是應用最早的一類橡膠,發展至今(jīn)已有許多品種,按(àn)化學組成不同(tóng)分為以下7種:
(1)二甲基矽橡膠
二甲(jiǎ)基矽橡(xiàng)膠(polydimethylsiloxanerubber)簡稱甲基矽橡膠,是矽橡膠中最老的品種。在(zài)-60~250℃溫度範圍內能保持(chí)良(liáng)好彈性。由於存(cún)在硫化活性低、工藝性能差、厚壁製(zhì)品在二段硫化時易(yì)發泡、高溫壓縮變形 大等缺點,目前除少量用於織物塗覆外,已被甲(jiǎ)基乙(yǐ)烯基矽橡膠替代。
(2)甲基乙烯基矽橡膠
甲基乙烯基矽橡膠(methylvinylpolysiloxanerubber)簡稱乙烯基矽橡膠,是(shì)由二甲基矽氧烷與少量乙烯基矽氧烷共聚而成 ,乙烯(xī)基摩爾分數(shù)一(yī)般為0.001~0.003。少量不飽和乙烯基的(de)引入使(shǐ)其硫化工(gōng)藝及成品性能,特別是耐熱老化性和高(gāo)溫抗壓縮(suō)變形 有很大改善。在矽橡膠生產中,甲基乙烯基矽橡膠產量最大、應用最廣、品種牌號最多(duō),除大量應用的通用型膠料外,各種專用型 矽橡膠和具有加工特性的矽橡膠(如高強度矽橡膠、低壓縮永久變形矽橡膠、導電矽橡膠(jiāo)、導熱矽橡膠以及不用二段硫化矽橡膠、 顆粒矽橡膠等)也都以其為基礎進行加工配合。
(3)甲基乙烯基苯基矽橡膠
甲基(jī)乙烯基(jī)苯基矽橡膠(methylvinylphenylpolysiloxanerubber)簡稱苯(běn)基矽橡膠,是(shì)在乙烯(xī)基矽橡膠的分子鏈中引入二苯(běn) 基矽氧烷鏈節(或甲基苯基矽氧烷鏈節)而製成(chéng)的。當苯基摩(mó)爾分數為0.05~0.10時,統稱為低苯基矽橡膠,此時,橡膠的硬化溫 度降到最低值(-115℃),使其具有最佳的耐(nài)低溫性(xìng)能,在-100℃以下仍具有彈(dàn)性。隨著苯基摩爾(ěr)分數的增大,分子鏈的剛性也增(zēng) 大,其結晶(jīng)溫度反而上升。
苯基(jī)摩爾分數在0.15~0.25時統稱為中苯基矽橡膠,具有耐燃特點。苯基摩爾分數在0130以上時,統稱為高苯(běn)基矽(guī)橡膠,具有 優良的耐輻射性能。苯基矽橡膠應用在要求耐低溫、耐燒蝕、耐高能(néng)輻射、隔熱等場合。中苯基和高苯基矽橡膠由於加工困難,物 理性能較差,生產和應用受到一定限製。
(4)甲基乙烯基三氟丙(bǐng)基(jī)矽橡(xiàng)膠
甲基乙烯基三氟丙基矽橡(xiàng)膠(jiāo)(methylvinylrtrifluoropropylpolysiloxanerubber)簡(jiǎn)稱氟矽橡膠(fluorosilicorubber), 是(shì)在(zài)乙烯基矽(guī)橡膠的分子鏈中引入氟代烷(wán)基(一般(bān)為三氟丙基(jī)),具有優良的耐油、耐(nài)溶劑性能。例如,對於(yú)脂肪族、芳香族和(hé)氯 化烴類溶劑,石油基的各種燃料油、潤滑油、液壓油以及某些合成油,其工作(zuò)溫度範圍為-50~250℃,在常溫和高溫下穩定性較好 。
(5)亞苯基矽橡膠(jiāo)和亞苯醚基矽橡膠
亞苯基矽橡膠和亞苯(běn)醚基矽(guī)橡膠(jiāo)(phenylenepolysiloxanerubberandphenylatylenesiliconerubber)是在分子鏈中含有亞苯 基或苯醚基鏈節的新品種矽橡膠(jiāo),是為適應核(hé)動力裝(zhuāng)置和導航技術的要求而發展起來的,其主要特性(xìng)是拉伸強度較高(gāo),耐γ射線、 耐高(gāo)溫(300℃以上),但耐寒性不如低苯基矽橡膠。
(6)腈矽橡膠
腈矽橡膠(nitrilsiliconerubber)主要是在分子鏈中引入含有甲(jiǎ)基-β-腈乙基矽氧鏈節或甲(jiǎ)基-γ-腈丙基矽氧鏈節的一種(zhǒng)彈 性體,其主要特點與氟矽橡膠(jiāo)相似(sì),即耐(nài)油、耐溶劑並具有良好的耐低溫性能。但由於在聚合(hé)條件下存在引起腈基水解的因素,因 此生膠(jiāo)的重複性差,其應用發展(zhǎn)受(shòu)到一定限製。
(7)矽硼橡膠
矽硼橡膠(boronsiliconerubber)是(shì)在分子主鏈上含有十硼(péng)烷籠形(xíng)結構的一類新型(xíng)矽橡膠,具有高度的耐熱老化(huà)性,可在400 ℃下長期工作,在420~480℃下可連續工作幾小時(shí),而在-54℃下仍能保持彈性。適於在高速飛機及宇宙飛船中作密封材料(liào)。美國 在60年代末已有矽(guī)硼(péng)橡膠商品係列牌號,但70年代以後(hòu)很(hěn)少報道,其(qí)主要原因可能是膠料的工藝性能和硫化膠的(de)彈性都很差,而且 碳硼的合成十分複雜,毒(dú)性大,成本昂(áng)貴。
熱硫化型矽橡膠產品以(yǐ)生膠或硫化膠形式出售,一般配製成具(jù)有各種特性的膠料供用戶選擇,按特性(xìng)不同可分成下列幾類:
(1)通用型(一般強度型(xíng))。由乙烯基矽橡膠與(yǔ)補(bǔ)強劑等組成,硫化膠物理性能屬中等,是用量最大、通用性最(zuì)強的一(yī)類膠 料。
(2)高強度型。采用乙烯基矽橡膠或低苯基矽橡膠,以比表麵積較大的氣相法白炭(tàn)黑或經過改性處理的(de)白炭黑作補強劑(jì),並 通過加(jiā)入適宜的加工助劑和特殊添加劑等綜合性(xìng)配合改進措(cuò)施,改進交聯結構(gòu),提(tí)高撕裂強度。
(3)耐高溫型。采用乙(yǐ)烯(xī)基矽橡膠或低苯基矽橡膠,補強劑的種類和耐熱(rè)添加劑經適當選(xuǎn)擇,可製得耐300~350℃高溫的矽 橡膠。
(4)低(dī)溫型。采(cǎi)用低苯基矽橡膠,脆性溫度達-120℃,在-90℃下仍具有彈性。
(5)低壓縮永久變形型。主要采用乙烯基矽橡膠,以乙烯基專用的(de)有機過氧化物作硫化劑,當壓縮率為30%時,在150℃下壓 縮24~72h後的永久變形為7.0%~15%(普通矽橡膠(jiāo)為20%~30%)。
(6)電線(xiàn)、電纜型。主要采用乙烯基矽(guī)橡膠,選用電(diàn)絕緣性(xìng)能良好的氣相法白炭黑為補強劑,具有良好的擠出工藝性能。
(7)耐油、耐(nài)溶(róng)劑(jì)型。主要(yào)采(cǎi)用(yòng)氨矽橡膠,一般分為通用型和高強度型兩大類。
(8)阻燃(rán)型。采用乙烯基矽橡膠,添加含鹵或鉑化合物作阻燃劑組成的膠料,具有良好的抗燃性。
(9)導電型,采用乙烯基矽(guī)橡(xiàng)膠,以乙炔炭(tàn)黑或金屬粉末作填料,選擇高溫硫化或加成型(xíng)硫化方法,可得到體積(jī)電阻率為2.0 ~100Ω·cm的矽橡(xiàng)膠。
(10)熱收縮型。乙烯(xī)基矽橡膠中加(jiā)入具有一定熔(róng)融溫度(dù)或軟化溫度的熱塑性材料,矽橡膠膠料的熱收縮率可(kě)達35%~50%。
不用二(èr)段硫化型。采用乙烯基質量分(fèn)數較高的乙烯(xī)基矽橡膠,通過控製生膠和配(pèi)合劑的pH值,加(jiā)入特殊添加(jiā)劑製得。
(11)海綿型。在乙烯基矽橡(xiàng)膠中(zhōng)加入亞硝基化合物、偶氮和重氮化合物(wù)等有機發泡劑,可製得發泡均勻的海綿。

除此之(zhī)外,國外尚有導(dǎo)熱型(xíng)矽橡膠、熒光型矽橡膠及醫用級矽橡(xiàng)膠製品(pǐn)等(děng)品種出售。
隨著矽膠用途的不斷開發,膠料的品種牌號日漸增多,過多的牌號會(huì)造成生產、貯運和(hé)銷售工作的混亂。有些矽橡膠廠(chǎng)家已相應地將多個品種分成幾種典型的基(jī)礎膠和幾種特(tè)性添加劑(包括(kuò)顏料、硫化劑等)出售,使用者根據需要(yào),按一定配方和混合技術分別配伍,即得最終矽(guī)膠產品。這種方法不但使品種簡單(dān)明了,而且生產(chǎn)批量大,質量穩定,成本(běn)降低,也提(tí)高了競爭性。
2.配合
熱硫化型矽橡膠的配(pèi)合劑主要包括補強劑、硫化(huà)劑和某(mǒu)些特殊的助劑,一般隻需有5~6個組分即可組(zǔ)成實用配方。配(pèi)方設計應 考慮以下幾點:
(1)矽橡膠為飽和度高(gāo)的(de)生膠,通常不能用硫黃硫化,應采用有機過氧化物作硫化劑,因此膠(jiāo)料中不(bú)得含有能與(yǔ)過氧化物分 解產物發生作用的活性物質(如槽法炭黑、某些有機促進(jìn)劑和防老劑等(děng)),否則會影響硫化。
(2)矽橡膠製品一般在高溫下使用,其配合劑應在高溫下保(bǎo)持穩(wěn)定,通常選用無機氧化物作為補強(qiáng)劑。
(3)矽橡(xiàng)膠在微(wēi)量(liàng)酸或堿等化學試劑的作用下易引起(qǐ)矽氧(yǎng)烷鍵的裂解和重排,導致矽橡膠耐熱性(xìng)的降低。因此在選用配合劑 時必須考慮其酸堿性(xìng)及(jí)過氧化物分解產物的酸性,以免影響硫(liú)化膠的(de)性能。
生膠的選擇(zé)
對於使用溫度(dù)要求一般(-70~250℃)的矽橡膠製品(pǐn),都可采用乙烯基矽橡膠;當對製品的使用溫(wēn)度要求較高(-90~300℃) 時,可(kě)采用低苯基矽橡膠;當製品要求耐高低溫又需耐燃油或溶劑時,則應當采用氟矽橡膠。
硫化劑和硫化機理
硫化劑
用於(yú)熱硫化矽橡膠的硫化劑(jì)主要包括(kuò)有機過氧化物、脂肪(fáng)族偶氮(dàn)化合(hé)物、無(wú)機化合物和高能射(shè)線(xiàn)等,其(qí)中最常用的是有(yǒu)機過氧 化物。這是因為有機過(guò)氧化物一般在室溫下比較穩定,但在較高的硫化溫度下能迅速分解產生自由基,從而使矽橡(xiàng)膠產生交聯。矽 橡(xiàng)膠常用硫化劑如表3所示。
這些過氧化物按其(qí)活性(xìng)高低可以分(fèn)為兩類:一類是(shì)通用(yòng)型,活性較(jiào)高,對各種(zhǒng)矽橡膠均能起(qǐ)硫化作用;另一類是乙烯基專(zhuān)用型 ,因其活性較低,僅能夠對含乙烯基的矽橡膠起硫化(huà)作用。
過氧化物的用量受生膠品種、填料類型和用量、加工工藝等多種因(yīn)素的影響,隻要能達到(dào)所需的交(jiāo)聯度,應(yīng)盡量少用硫化劑。 對於乙烯基矽橡膠(乙烯基摩爾分數為0.0015)模壓製品用(yòng)膠料來說,各種過氧化物常用用量範圍如下(以100份生膠計):BP 0.5~1份;DCBP 1~2份;DTBP 1~2份;DCP 0.5~1份;DBPMH 0.5~1份;TBPB 0.5~1份。
隨著乙烯基質量(liàng)分數的(de)增大,過氧化物用量(liàng)應減小。膠漿、擠出製品膠料及膠粘劑用膠料中過(guò)氧化物用量應比模壓用膠料中(zhōng)的 大。某些場合下采用兩種過(guò)氧化物並用,可減小硫化劑用量,並可適當(dāng)降低硫化(huà)溫度,提高硫化效應。
硫化(huà)機理
矽橡膠以過(guò)氧化物硫化時,過氧(yǎng)化物對(duì)矽橡膠的交聯是在兩個活化的甲(jiǎ)基或乙烯基之間通過(guò)自由基反應進行的。二甲基矽橡膠(jiāo) 的交聯按下列反應(yīng)式進行:
乙(yǐ)烯基矽橡膠的交聯按下(xià)列反應式進行:
矽橡膠除常用上述過氧(yǎng)化物(wù)硫(liú)化外,還可用高能射線進行輻射硫化(huà)。輻射硫化也是按自由(yóu)基機理進(jìn)行(háng)的,當生膠(jiāo)中的乙烯基(jī)摩 爾分數較高(0.01)或與其它橡膠並用時,也可以用硫黃硫化,但性能極差。

補強劑及相關的機理
未經補強的矽(guī)橡(xiàng)膠硫化膠強力(lì)很低,隻有0.3MPa左右,沒有實際使(shǐ)用價值。加入適當的(de)補(bǔ)強劑可使矽橡膠硫化膠的強度達到 3.9~9.8MPa,這對提高矽橡膠的性(xìng)能,延長製品的使(shǐ)用壽命是極其重(chóng)要的。矽橡膠補強填充劑的選擇要考慮到(dào)矽(guī)橡膠的高溫使(shǐ)用及 用過氧化物硫化(特別是用(yòng)有酸堿性的物質)對矽橡膠的不利(lì)影響。
矽(guī)橡(xiàng)膠(jiāo)用(yòng)的補強填充(chōng)劑按其補(bǔ)強效果的不同可分為補強性填充劑和弱補強性填充劑,前者的粒徑為10~50nm,比表麵積為70~ 400m2·g-1,補強效果較(jiào)好;後(hòu)者粒徑為(wéi)300~1000nm,比表麵積在30m2·g-1以下,補強效果(guǒ)較(jiào)差(chà)。
補強填充劑(jì)
矽橡膠的補強填充(chōng)劑主要是指合成二氧化矽,又稱白炭黑。白炭(tàn)黑可分為氣相法白炭黑和沉澱法白炭黑。氣相法白炭(tàn)黑為矽橡 膠最常用的補強劑之(zhī)一,由它補強(qiáng)的膠(jiāo)料其硫(liú)化膠(jiāo)的機械強度高、電性能好,並可與其它補強劑或弱補強劑並用,製備不同使用要 求的膠料。
與用氣相法白(bái)炭黑補強的矽橡膠膠料相比,用(yòng)沉澱法白炭黑補強的膠料機械強度稍低,介電性能(特別(bié)是受潮後的介電性能) 較差,但耐熱老化性能較好,混煉膠的成本低。對(duì)製(zhì)品的機械(xiè)強度要求不(bú)高時,可單獨使用沉澱法白炭黑或與氣相(xiàng)法白炭黑並用。
用處理過的白炭(tàn)黑作補強劑,膠料的機(jī)械強度較高(gāo),混煉和(hé)返煉工藝性能(néng)好,硫化膠的(de)透明(míng)度也好,因此廣泛用在醫用製品中 。此外,這種膠料的粘(zhān)合性好,溶解性(xìng)優良,可用(yòng)於粘著和製作膠漿。
弱補強填充劑
弱補強填充劑也可稱作惰性填料,對矽橡膠補強作用很小,它們在矽橡膠中一般(bān)不單獨使用,而是與白炭黑並用,以調節(jiē)矽橡 膠的硬度,改善膠料的工藝性能和硫化膠的耐油性能及耐溶劑性能,降低膠料的(de)成本。常用的(de)弱補強劑有(yǒu)矽(guī)藻土、石英粉(fěn)、氧化鋅 、三氧化二鐵、二氧化(huà)鈦、矽酸鋯和碳酸鈣等(děng)。
矽橡膠常用補強劑的用量和物理(lǐ)性能如(rú)表4所示。
助劑
(1)結構控製劑
采用(yòng)氣相法白炭黑補強的矽橡膠膠料貯存過程中會(huì)變硬,塑性值下降,逐漸失去加工工藝性能,這種現象稱(chēng)作“結構化”效應 。為防止和減弱(ruò)這(zhè)種“結構化”傾向而加入的(de)配合(hé)劑稱為“結(jié)構控製劑”。結構控製劑通常(cháng)為含有羥基或硼原子的低分子有機矽化 合物(wù),常用的(de)有二苯基矽二醇、甲基苯基二乙氧(yǎng)基矽烷、四甲基亞乙基二氧(yǎng)二甲基矽烷、低分子羥基矽油及矽(guī)氮烷等。
(2)耐熱添加劑
加入某些金屬氧化物或其(qí)鹽以及某些元素的有(yǒu)機化合物,可(kě)大大改善矽橡膠(jiāo)的熱空(kōng)氣(qì)老化(huà)性能,其中最常用的為三氧化二鐵, 一般用量為3~5份;其它如錳、鋅、鎳和銅等金屬氧化物也有類似的效果。加入少量(少於1份)的噴霧(wù)炭黑也能起到提高耐熱性 的作用(yòng)。通常在250~300℃的溫度範圍內進(jìn)行熱空氣老化,才能顯示出這些添加(jiā)劑的作用。
(3)著色劑
矽橡膠常(cháng)用著色劑如下:
氧化鐵(三氧化二鐵) 紅(hóng)色
鎘黃(二氧化鎘(gé)) 黃色
鉻綠(三(sān)氧化二鉻) 綠(lǜ)色
炭黑 黑色
鈦白(二(èr)氧化鈦) 白色
群青 藍色
(4)其它
在製備矽橡膠海綿製品時必須加入發(fā)泡劑,矽橡膠常用的發泡劑有N,N2二亞硝基五亞甲基四胺和偶(ǒu)氮二甲(jiǎ)酰胺等(děng)。橡膠膠料中 加(jiā)入少量(一般少於1份)四氟(fú)乙(yǐ)烯粉,可改善膠料的(de)壓延工藝(yì)性能及成膜性,提高(gāo)硫化(huà)膠的撕裂(liè)強度。硼酸酯(zhǐ)和含硼化合物能使 矽(guī)橡膠硫(liú)化膠具有自粘性。采用比表麵積較(jiào)大的氣相法白炭黑補強時,加入少量(3~5份,乙烯基質量分數(shù)一般(bān)為0.10左(zuǒ)右)高乙 烯基矽油,膠料經硫(liú)化後,抗撕裂性能可(kě)提高(gāo)至30~50kN·m-1。常用乙烯基矽(guī)橡膠和(hé)氟橡膠配方(fāng)及物(wù)理性(xìng)能見表5。
加工
矽橡膠可采用普通橡膠加工設(shè)備進行加工,但應注意:①加(jiā)工過程保持清潔,不能混有其它橡膠、油汙或雜質,否則會影(yǐng)響矽(guī) 橡(xiàng)膠的硫化及性(xìng)能;②矽膠製品需在烘箱中進行較長時間熱空氣二段硫化,以改善(shàn)硫化膠(jiāo)的(de)性能。
混煉(liàn)
矽橡膠生膠比較柔軟,具有一定的可塑性,可(kě)不經塑煉而直接采用開煉(liàn)機或(huò)密煉機進行混煉。混煉方法(fǎ)可有以下幾種:
(1)開煉機混煉
雙輥開煉機輥筒速比以(1.2~1.4)∶1為宜,快輥在後,較高的速比導致較快的混煉,低速比可使膠片光滑。輥筒必須通有 冷卻水,混煉溫度宜在40℃以(yǐ)下(xià),以(yǐ)防止焦燒或硫化劑的揮發損失。混煉(liàn)時開始輥距較小(1~5mm),然後逐步增大。加料和操作 順序:生膠(包輥)-補強填充(chōng)劑-結構控製劑-耐熱助劑-著色劑-薄(báo)通5次-下料,烘箱熱(rè)處理-返煉(liàn)-硫化(huà)劑-薄通-停放過夜-返煉- 出片。膠料(liào)也可不(bú)經烘箱熱(rè)處理,在加(jiā)入耐熱助劑(jì)後,加入硫化劑再薄通,停放過夜返煉(liàn),然後再停放數天返煉出片使用。混煉時 間(jiān)為20~40min。
矽橡膠在加入煉膠機時包慢輥(前輥),混煉時則很快包快輥(後輥),煉膠時必須能兩麵操作。由於矽橡膠膠料比較軟,混 煉(liàn)時可用普通膩子刀操作,薄通時不能像普通橡膠那(nà)樣拉下薄片,而采用鋼、尼(ní)龍或(huò)耐磨塑(sù)料刮刀(dāo)刮(guā)下。
為(wéi)便於清理和防止潤滑油漏入膠內,應采用活動膠板。氣相法白炭黑(hēi)易飛揚,對人體有害,應采取相應的保護措施。如果在混 煉時直接使(shǐ)用(yòng)粉狀過氧化物,必須采取防爆措施,最好使(shǐ)用膏(gāo)狀過氧化物。
(2)密煉機混煉
用實驗室2L密煉機混煉時,混煉時間為6~16min。混煉無特殊(shū)困難(nán)。當裝(zhuāng)料係數為0.74時,采用(yòng)Φ160mm開煉機混煉也能正常 進行。排料溫度與補強填充(chōng)劑的類型有關,當采用弱補強性填充劑和沉澱法白炭黑時,排膠溫度在50℃以下;當使用氣相法白炭黑 時排膠溫度為70℃左右。
(3)膠料停放和返煉
矽橡膠膠料混煉結束後,停放時間應不少於24h,以使各種配合(hé)劑(特(tè)別是(shì)結構控製劑)能與(yǔ)生膠充分(fèn)起(qǐ)作用(yòng)。停放(fàng)後膠料變硬 ,塑(sù)性值下降,使用前必須進行返煉。返煉采(cǎi)用開煉機,開始時輥距較大(3~5mm),此(cǐ)時膠料較硬,表(biǎo)麵呈皺紋狀,包在前輥上 。隨著返煉(liàn)時間的延長,膠料逐漸變軟;慢慢縮小輥距(0.25~0.5mm),膠料很快包(bāo)在後輥上。待膠(jiāo)料變軟,表(biǎo)麵光滑平整後, 即可下料出片。返煉不足,膠片(piàn)表麵(miàn)有皺紋;返煉過度,則膠料發粘而粘輥。返煉溫度一般控製在室溫。
擠(jǐ)出(chū)
矽橡膠一(yī)般比較柔軟,擠(jǐ)出效果較好,易(yì)於操作,可擠出各種不(bú)同(tóng)形狀和尺寸(cùn)的(de)製(zhì)品,其(qí)加工設備和工具(jù)基本上與普通橡膠相 似。
出機一般是用Φ30或Φ65mm的單螺紋螺(luó)杆,長徑比為(10~12)∶1效果較好(hǎo)。擠出時盡(jìn)量保持低溫,以不超過40℃為宜,故 機筒和螺杆均須通冷卻水。對質量要求較高的產(chǎn)品可在靠近機頭(tóu)部分加裝80~140目(mù)濾網,以除去膠料中的雜(zá)質,改善(shàn)擠(jǐ)出質量。
矽橡膠擠出半成品柔軟而(ér)易變形,因此必(bì)須立即進行(háng)硫化。最常用的方法是熱空氣連續硫化(huà);電線、電纜工業通常用高壓蒸汽 連續硫化。如在擠出(chū)後不能連續(xù)硫化,為防止變形,擠出後應(yīng)立即用(yòng)圓盤、圓鼓或輸送帶接取,用滑石粉隔離以免相互粘結。若發 現(xiàn)膠料過軟而不適於擠出時,可(kě)在膠(jiāo)料中再混入3~5份氣(qì)相法白(bái)炭黑。
用於擠出的膠料配方,其硫化劑用量應比模壓製品的適當增大,矽橡膠(jiāo)的擠(jǐ)出速度低於其它橡膠,當要求(qiú)與其它橡膠達到相同 擠出速度時,應采用較高的螺(luó)杆轉速。
壓延
壓延機一般采用立式三(sān)輥壓延機。用於生(shēng)產膠片時,中輥是固定的(de),中輥轉速比上輥快,速比為(1.1~1.4)∶1,下輥的轉速 和中輥相同。當壓延機開動時,上(shàng)輥(gǔn)溫度為50℃,中輥應保持為室(shì)溫,下輥用冷卻水冷卻。壓延速度一般(bān)為60~7500px·min-1,不 宜過快,先以低速調整輥距(中(zhōng)、下輥(gǔn)),以保(bǎo)證一定的(de)壓延厚度,然後再提(tí)高至正常速度進行連續操作。
當三輥壓延機用(yòng)於矽橡膠貼膠和擦膠時,織物替代了墊布(聚酯薄膜)在中輥和下輥之(zhī)間通過。三輥壓延機隻適用於單麵覆膠 ,長期生產時(shí)應采用四輥壓延機。
用於壓延的膠料必須正確控製其(qí)返煉程度,最好在煉膠機上先不充分返煉,以期在壓延過程中獲得足夠返煉,這樣可以避(bì)免膠 料在(zài)壓延過(guò)程中因返煉過度而粘輥(gǔn)。膠料配方對壓延也有一定的影響,采用補強性(xìng)填充(chōng)劑的(de)膠料壓(yā)延工藝性(xìng)能較好。
塗膠
塗膠是指把(bǎ)矽橡膠膠漿用浸漿或刮漿的方法均勻分布在織物上用(yòng)以改進薄膜製品(pǐn)的強力和屈(qū)撓性(xìng)能,使織物耐潮,以製造耐高 溫的電絕緣材料等(děng)。
(1)膠漿製備
供(gòng)製膠漿用的矽橡膠膠(jiāo)料其硫(liú)化(huà)劑多采用(yòng)過氧化二苯甲酰(BP),用量比(bǐ)一般模型製品稍大。補強填充劑若采用氣相(xiàng)法白炭黑 ,用量不宜超過40份(fèn),並適當增大結構控製劑的用量,采用甲苯或二甲苯(běn)等揮發性溶劑(jì)。
混煉膠經充分返煉後下薄片,然後剪成(chéng)小塊,置於溶劑中浸泡過(guò)夜,采用攪拌機或混合器進行攪拌,製成固形物質量分數為 0.15~0.25的膠(jiāo)漿。膠漿應保存(cún)在40℃以下的環境中。
(2)織物預處理
矽橡膠塗膠用的底層織物一般采用玻璃布、尼龍和(hé)聚酯等。其中玻璃布因(yīn)具有耐熱性好、強度高和吸濕性低等特點應用較多。 玻璃纖維在拉絲過程中薄膜塗有石蠟潤滑劑(占(zhàn)織物質量的0.2%~0.5%),在硫化溫(wēn)度下易揮發,影響膠料與織物的結合,必須(xū)在 塗膠前進行脫蠟。尼龍和聚酯的(de)熱變形較(jiào)大,影響橡膠和織物的結合,為此在塗膠前須進行熱定型,即將織物在一定牽伸下,進行 短時間熱處理,尼龍的處理溫度為170~175℃,聚酯處理溫度為215~220℃。
(3)塗膠
織物經預處理後,還要進行表麵(miàn)膠粘劑(jì)處(chù)理(lǐ),然後才可塗膠。膠粘劑是一種由烷氧基矽烷、硼酸酯、硫化劑和溶劑(jì)(乙酸乙酯 或乙醇)組(zǔ)成的溶液。
織物經膠粘(zhān)劑表(biǎo)麵處理後,即可用塗膠機將膠漿(jiāng)均(jun1)勻塗在(zài)織物上,然後經幹燥、硫化即成。硫化(huà)一般分兩段進行:一段溫度為 120~130℃,二段溫度為230℃。塗層的厚度可以通過改變膠液的粘(zhān)度或調節織物通過塗膠槽的速度來控(kòng)製。
粘合
矽橡(xiàng)膠能與很多(duō)材料,包括金屬、塑料、陶瓷、纖維、矽橡(xiàng)膠本身以及其它一些橡膠粘合,采用能與矽橡膠本身同時硫化的膠 粘劑可使矽橡膠與被(bèi)塗層之間獲得最好粘合。
矽橡(xiàng)膠硫化膠之間的粘合一般采用膠(jiāo)粘劑。常用膠粘劑配方舉例如下:乙烯基矽橡膠 100;氣相法白炭黑 35;三氧化二鐵 5;硼(péng)酸正丁酯 3;膏(gāo)狀硫化劑DCBP 3。
硫化
矽橡膠硫化工藝(yì)不是一次完成(chéng),而是分兩(liǎng)個階(jiē)段進行的,膠料在加壓下(如模(mó)壓硫化、硫化罐直接蒸汽硫化等)或(huò)常壓下(如 熱空氣連續硫化)進行加熱定型,稱(chēng)為一段硫(liú)化(或定型(xíng)硫化);在烘箱中高溫硫化,以進一步穩定(dìng)硫化膠各(gè)項物理性能,稱(chēng)為(wéi)二 段硫化(或後硫化)。
(1)一(yī)段硫化
①模型製(zhì)品硫化(huà)。可采用平板硫化、傳遞模壓硫化和注壓硫化。硫化條件如表6所示。
矽橡膠(jiāo)製品硫化時,一般(bān)不使用脫模劑,應(yīng)迅速裝料、合模、加壓,否則容易(yì)焦燒(shāo),特(tè)別是含有硫化劑BP和DCBP的膠料。傳遞 模壓硫化是(shì)一種加工矽(guī)橡膠膠料應用(yòng)較(jiào)廣泛的工藝,與每模單孔的平(píng)板硫化比較,其優點是加工周期短,並能硫化複雜的特別是帶 有插入物和銷(xiāo)釘的橡膠件。與注壓硫化比較,設備成本較低。
注壓硫化模製品,可提高勞(láo)動生產率,降低勞動強度,同時還可以減小(xiǎo)過氧(yǎng)化物的用量(liàng),提高製品的(de)抗撕裂性能,改善壓縮永 久變形性能,但製(zhì)品收縮率較大。
②擠出製品(pǐn)的硫化。可采用蒸汽加壓硫化、熱空氣連續硫化、液體硫化槽連續硫化、鼓式硫化和輻射硫化等方法。前3種方(fāng)法 較常用(yòng)。
(2)二段硫化
矽橡膠製品經過一段硫化後,有些低分子物質(zhì)存在於硫(liú)化膠中,影響製品性能。例如,采用通用型硫化劑(如(rú)硫化劑BP或DCBP )的膠料,經過一段硫化(huà)後,其硫化劑分(fèn)解(jiě)的酸性物質(zhì)量,將增大海綿孔的孔(kǒng)度,降低密度;增大硫化劑的用(yòng)量將縮小海綿孔的孔 度,增大密度,產生較厚(hòu)的孔壁(bì)。此外,硫化溫度對海(hǎi)綿的發孔情況也有(yǒu)很大影(yǐng)響(xiǎng)。
發泡
在矽橡膠膠料中(zhōng)加入發泡劑(jì),然後在受壓狀態下加熱硫化使橡膠發泡,可製得矽橡膠海綿。但必須注意以下幾個問題。
(1)應選用其分解產物不影響矽(guī)橡膠(jiāo)耐熱性的發泡劑。一般采用有機發(fā)泡劑如(rú)發(fā)泡劑BN、尿素等,其分解產物在二段硫化中 除去。
(2)適當控製硫化劑和(hé)發泡劑的用量(liàng),以使發泡速度與硫化速度相匹配。增大發泡劑的用量,將增大海綿孔(kǒng)的孔度,降低密 度;增大硫化劑的用量將縮小(xiǎo)海綿孔的孔度,增大密度,產生較厚的孔壁。此外,硫化溫度(dù)對海綿的發(fā)孔情況也有很(hěn)大(dà)影響(xiǎng)。
(3)硫化劑適當並用可較好地控製海綿孔度和密度。通常硫化劑DBPMH與BP或TBPB與DCBP並用(yòng)效果較好。
(4)可采用2號氣相法白炭(tàn)黑或2號氣相法白炭黑(hēi)與沉澱(diàn)法白炭黑並用作補強劑。應嚴格控製膠(jiāo)料的塑性值,塑性值過大(dà),發 孔(kǒng)時易造成過度膨脹,形成粗燥的開孔結構,甚至很多孔破裂(liè);塑(sù)性值過小,則發孔不足,產品較(jiào)硬。采用弱補強性填充劑的膠料 比較容易控製塑性值,返煉的膠料最好當天使用。
(5)發泡劑應均勻分散(sàn)於膠料中。一般發泡劑粒子(zǐ)易結團,難以分散(sàn),可先製成生膠/發(fā)泡(pào)劑母煉膠配比(1∶1),再進行混 煉,以提高分散效果。
(6)采用模壓工藝的膠料,應注意(yì)去除膠料中的氣泡(pào),防止破壞海綿結構。
用於模(mó)壓海綿(mián)製品的(de)膠料,經混煉出片後,應根據模具規格進行裁料,並在表麵(miàn)塗隔(gé)離劑,以備入模硫化。一般用(yòng)滑石(shí)粉作隔 離劑,也可用白炭黑。
矽(guī)橡膠海綿模型製品的(de)定型硫化有兩種方法:一種是(shì)一步法,即膠(jiāo)料在模具中一次發孔成(chéng)一定形狀和尺寸(cùn)的海綿,二段硫化不 再發孔;另一種是兩步(bù)法,即先使膠料在模具中進行短時間硫化,使其初步發孔並恰好形(xíng)成一層表麵,然後置於烘箱中再發孔成一 定形狀和尺(chǐ)寸。對海綿薄板來說,前一種的硫化時間通常為15~20min,後一種的硫化時間一般在5min之內。
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