有機矽熱門膠種認識(shí),熱硫化矽橡膠製品的加工及生產配合機製!
發表時間:2019-01-11
有機矽材質以及(jí)工藝不計其數,而至今所(suǒ)屬比較熱門的工藝以(yǐ)及膠(jiāo)種還是屬於熱硫化加工成型矽橡膠製(zhì)品,如今在(zài)不同行業之中很 多產品(pǐn)被矽橡膠材料所代替,而代替的因素很(hěn)明了,主要還(hái)是因(yīn)產品的特性和多方麵的變化和獨有的性能(néng)調配,而矽橡(xiàng)膠製品材料 可分為多方麵功能以及工(gōng)藝進行實際調配(pèi),所以對於工藝配合以及生產(chǎn)加工你有了解過嗎?

熱(rè)硫化型(xíng)矽(guī)橡膠是指相對分子質量高(40萬~60萬)的(de)矽橡膠。采(cǎi)用有機過氧化物作硫化劑,經過加熱使有機過氧(yǎng)化(huà)物分解產生遊(yóu) 離基,並(bìng)與(yǔ)橡(xiàng)膠的有機側基形成交聯,從而獲(huò)得硫(liú)化膠。
品種及特性
熱硫化型矽橡(xiàng)膠是應用最(zuì)早(zǎo)的一類(lèi)橡膠,發展至今已有許(xǔ)多品種,按化學組成不同分為以(yǐ)下7種:
(1)二(èr)甲基矽橡膠(jiāo)
二甲基矽橡膠(polydimethylsiloxanerubber)簡稱甲基矽橡膠,是矽(guī)橡膠中最老的品種。在-60~250℃溫度範圍內能保持良好(hǎo)彈性。由於存在(zài)硫化活性(xìng)低(dī)、工藝性能差、厚壁製品在二段硫化時易發泡、高溫壓縮變形 大等缺點,目前(qián)除少量用於織(zhī)物塗覆外,已被甲基乙(yǐ)烯基(jī)矽橡膠替代。
(2)甲基(jī)乙烯基矽橡膠
甲(jiǎ)基乙烯基矽橡膠(methylvinylpolysiloxanerubber)簡稱乙烯基矽(guī)橡膠,是(shì)由二甲基矽氧烷與少量乙烯基矽氧烷共(gòng)聚(jù)而成 ,乙烯基摩爾分數一(yī)般為0.001~0.003。少量不飽和乙烯基的(de)引入使其硫化工藝及成品(pǐn)性能,特別是耐熱(rè)老化性和(hé)高溫抗壓縮變形 有很大改善(shàn)。在矽(guī)橡膠生產中,甲基乙烯基矽橡膠產量最(zuì)大、應用最廣、品種牌號最多,除大量應用的(de)通用型膠(jiāo)料外(wài),各(gè)種專用(yòng)型(xíng) 矽橡膠和具有加工特性的(de)矽橡膠(如高強度矽橡膠、低(dī)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(chǔ)進行加工配合。
(3)甲基(jī)乙烯基苯基矽橡(xiàng)膠
甲基乙烯基苯基矽橡膠(methylvinylphenylpolysiloxanerubber)簡稱苯基(jī)矽橡膠,是(shì)在(zài)乙烯基(jī)矽橡膠的分子(zǐ)鏈中引入二苯(běn) 基矽氧烷鏈節(或甲基苯基矽氧烷鏈節)而製成的。當苯基摩爾分數為0.05~0.10時,統稱為低苯基矽橡膠,此時,橡膠的硬化溫 度(dù)降到最低值(-115℃),使其具(jù)有最佳的耐低(dī)溫性能,在(zài)-100℃以下(xià)仍具有彈性。隨著(zhe)苯基摩爾(ěr)分數的增大,分子鏈的剛性也增 大,其結晶溫度反(fǎn)而上(shàng)升。
苯基摩爾分數在(zài)0.15~0.25時(shí)統稱為中苯基矽橡膠,具有耐(nài)燃特點(diǎn)。苯基摩爾分數在0130以上(shàng)時,統稱為高苯(běn)基矽(guī)橡膠,具有 優(yōu)良的耐輻(fú)射性能。苯基矽橡(xiàng)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(dào)一定限製。
(4)甲基乙烯基三氟丙基矽橡膠
甲基乙烯基三氟丙基矽橡膠(methylvinylrtrifluoropropylpolysiloxanerubber)簡稱氟矽橡膠(fluorosilicorubber), 是在乙烯(xī)基矽橡膠的分子鏈中(zhōng)引入氟代烷基(一般為三氟丙基),具(jù)有優良的耐油、耐(nài)溶劑性能。例如,對於脂肪族、芳香族(zú)和氯 化烴類溶(róng)劑,石油(yóu)基的各種(zhǒng)燃料油、潤滑油、液壓油以及某些合成油,其工(gōng)作溫度範圍為-50~250℃,在(zài)常溫和高溫下穩定性較好 。
(5)亞苯基矽橡(xiàng)膠和亞苯醚基矽橡膠
亞苯基矽橡膠(jiāo)和亞苯醚基矽橡膠(phenylenepolysiloxanerubberandphenylatylenesiliconerubber)是在分子鏈中含有亞苯 基或苯醚基(jī)鏈(liàn)節的新品種矽橡(xiàng)膠,是為適應核動(dòng)力裝置和(hé)導航技術的要求(qiú)而發展起來的,其主要特性是拉(lā)伸強度(dù)較(jiào)高,耐(nài)γ射(shè)線、 耐高(gāo)溫(300℃以(yǐ)上),但耐寒性(xìng)不如低苯(běn)基矽橡(xiàng)膠。
(6)腈矽橡膠
腈矽橡膠(nitrilsiliconerubber)主要是在分(fèn)子鏈中(zhōng)引入含有甲基-β-腈乙基矽(guī)氧鏈節(jiē)或甲基-γ-腈丙基矽氧鏈節的一種彈 性體,其主要(yào)特點(diǎn)與氟(fú)矽橡膠相似,即耐油、耐溶劑並具有良好的耐低溫性能。但由於在聚合條件下存在引起腈基水解的因素,因 此生膠的重複性差,其應用發展受到一定限製。
(7)矽硼橡膠(jiāo)
矽硼橡膠(boronsiliconerubber)是在分子主鏈上含(hán)有十硼烷(wán)籠形結構的一類新型矽橡膠,具有高度的耐熱老化性,可在400 ℃下長期工作,在420~480℃下可連續工作幾小時,而在(zài)-54℃下仍能保持(chí)彈性。適(shì)於在高速飛機及宇宙飛船(chuán)中(zhōng)作密封材料。美國(guó) 在60年代(dài)末已有(yǒu)矽硼橡膠商品係列(liè)牌號,但70年代以(yǐ)後很少報道,其主要原因可能是膠料(liào)的工藝性能和硫化膠的(de)彈性都很差(chà),而且 碳硼(péng)的合(hé)成十分複雜,毒性大,成本昂貴。
熱硫化型矽橡膠產品以生膠或硫化膠形式出售,一般配製成具有各種(zhǒng)特性的膠料供用戶選擇,按特性不同可分成下列幾類:
(1)通用型(一般強(qiáng)度(dù)型)。由乙烯基矽橡膠(jiāo)與補強劑等組成,硫化膠物理性能屬中等,是用量最大(dà)、通用性最強的一類(lèi)膠 料。
(2)高強(qiáng)度型。采用乙(yǐ)烯基矽橡膠或(huò)低苯(běn)基矽橡膠,以比表麵積較大的氣(qì)相法白(bái)炭黑或經過改性處理的白(bái)炭黑作補強劑,並 通過加入適(shì)宜的加工(gōng)助劑和特殊添加劑等綜合性配合改進措施,改進交聯結構,提高撕裂強度。
(3)耐高溫型(xíng)。采用乙烯基矽橡膠或(huò)低苯基矽橡膠,補強劑的種類和耐熱添加劑經適當選擇,可製得耐300~350℃高溫的矽 橡膠。
(4)低(dī)溫型。采用低(dī)苯基矽橡膠,脆性溫(wēn)度達-120℃,在-90℃下仍具有彈性。
(5)低壓縮永久變(biàn)形型。主要采用乙烯基矽橡膠,以乙烯基專用的有機過氧化物作(zuò)硫化劑,當壓縮率為30%時,在(zài)150℃下壓 縮(suō)24~72h後的永久(jiǔ)變形為7.0%~15%(普通矽橡膠為20%~30%)。
(6)電線、電纜型。主要采用乙烯基矽橡膠,選用電(diàn)絕緣(yuán)性能良好的氣相法白炭黑為補強劑,具有良好的擠出工藝性(xìng)能。
(7)耐油、耐溶劑型。主(zhǔ)要采用氨矽橡膠,一般分為通用型和高強度型兩大類。
(8)阻燃型。采用乙烯基矽橡膠,添加含鹵(lǔ)或鉑化合物作阻燃劑組成的膠料,具(jù)有良好的抗燃性。
(9)導電型,采用乙烯基矽橡(xiàng)膠,以(yǐ)乙炔炭黑或金屬粉末作填料,選擇高溫硫化或(huò)加成型硫化方法,可得到體積電阻率為2.0 ~100Ω·cm的矽橡膠。
(10)熱收縮型。乙烯基矽橡膠中(zhōng)加入具(jù)有一定(dìng)熔融溫度或軟化溫度(dù)的熱塑性材料,矽橡膠膠料的(de)熱收縮率(lǜ)可達35%~50%。
不用二段硫化型(xíng)。采用乙(yǐ)烯基(jī)質量分數較高的乙烯基矽橡膠,通過控製生膠和配合劑的pH值,加入特殊添加劑製得。
(11)海綿型。在乙烯基矽橡膠中加入亞硝基化合物、偶(ǒu)氮和重氮化合物等(děng)有機發泡劑(jì),可製(zhì)得發泡均勻(yún)的海綿。

除此之外,國外(wài)尚有導熱型矽橡膠、熒光型(xíng)矽橡膠及醫用級矽橡膠(jiāo)製(zhì)品等品種出售。
隨著矽膠用途的不斷開發,膠(jiāo)料的品種牌號日漸(jiàn)增多,過多的牌號(hào)會造成生產、貯運和銷售工作的混亂。有些矽橡膠廠(chǎng)家已相(xiàng)應地將(jiāng)多個品種分成幾種典型的基礎膠和幾種特性添加劑(包括顏料(liào)、硫化劑等(děng))出售,使用者根據需要,按一定配方和混(hún)合技術分別配伍,即得最終矽膠產品。這種方法不但使品種簡單明了(le),而且生產批量大,質量穩定,成本降低,也提高了競爭性。
2.配合
熱硫化型矽橡膠(jiāo)的配合劑主要包括補(bǔ)強劑、硫化劑和某些特殊(shū)的助劑,一般(bān)隻(zhī)需有5~6個組分即(jí)可組成實用配方。配方設計應 考慮以下幾點:
(1)矽橡膠為飽和度高的生膠,通常(cháng)不能用硫黃硫化,應采(cǎi)用有機過氧化物作硫化劑,因(yīn)此膠料中不得含有能(néng)與過氧化物(wù)分 解產物發生作用的活性物質(如槽法炭黑、某些有機促(cù)進劑和防老劑等),否則(zé)會影響硫(liú)化。
(2)矽橡膠製品一般在高溫下使用,其配合(hé)劑應在高溫下(xià)保持穩定,通常選用無機氧化物作為補強劑(jì)。
(3)矽橡膠在微量酸或堿等化學(xué)試劑的作用下易引(yǐn)起矽氧烷鍵的裂解和重排,導致矽橡膠耐熱(rè)性的降低。因此(cǐ)在(zài)選用配合劑 時必須(xū)考慮其酸堿性及過氧化物分(fèn)解產物的酸性,以免影響(xiǎng)硫化膠的性能(néng)。
生(shēng)膠的選擇
對於使用溫度要(yào)求一般(-70~250℃)的矽橡膠製品,都可采用乙烯基矽橡膠;當對製品的使用溫度要求較高(-90~300℃) 時,可采用低苯基矽(guī)橡膠;當製品要求耐高低溫又需耐燃(rán)油或溶劑時,則應當采用氟矽橡膠。
硫化劑(jì)和硫化機理
硫化劑
用於熱硫化矽橡膠的硫(liú)化劑主要包括有機(jī)過(guò)氧化物、脂肪族偶氮化合物、無機化合(hé)物和高(gāo)能射線等,其中最常用的是有機過氧 化物。這是因為有機過氧化物一般(bān)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(jī),從而使矽橡膠產生交聯。矽 橡膠常用硫化劑如表3所示。
這些過氧化物按其活性(xìng)高低可(kě)以分(fèn)為兩(liǎng)類(lèi):一類是通用型,活性較(jiào)高(gāo),對各種矽橡膠均能起硫化作用;另一類是乙烯(xī)基(jī)專用型 ,因其活性較(jiào)低,僅能夠對含乙烯基的矽橡膠起硫化作用。
過氧化物的用量受生膠品種、填料類(lèi)型和用量、加工工藝等多種因素的影響,隻要能達到所需(xū)的交聯度,應盡量少用硫(liú)化劑。 對於乙烯基矽橡膠(乙烯基摩爾分數為0.0015)模壓製(zhì)品用膠料來說,各(gè)種過氧化物常用用(yòng)量範(fàn)圍(wéi)如下(以100份生膠計):BP 0.5~1份;DCBP 1~2份;DTBP 1~2份(fèn);DCP 0.5~1份;DBPMH 0.5~1份(fèn);TBPB 0.5~1份。
隨著乙烯基質量分數的增大,過氧化(huà)物用量應(yīng)減小。膠漿(jiāng)、擠(jǐ)出製品膠料(liào)及膠(jiāo)粘劑用膠料(liào)中過氧化物用(yòng)量應比模壓用膠料中的 大。某(mǒu)些場合下采用兩(liǎng)種過氧化(huà)物並用,可減(jiǎn)小硫化劑用量,並可適當降低硫化溫度(dù),提高硫化效應。
硫化機理
矽橡膠以過(guò)氧化(huà)物硫(liú)化時,過氧化(huà)物對矽橡膠的(de)交聯是在兩個活化的甲基或乙烯基之間通過自由基反應進行的。二甲基矽橡膠 的交聯按下列反應式進行:
乙烯基矽橡膠的交聯按下列反應式進行:
矽橡膠除常(cháng)用上述過氧化物(wù)硫(liú)化外,還可用高能射線進行輻射硫化。輻射硫化也(yě)是按自(zì)由基機理進行的,當生膠中的乙烯(xī)基摩 爾(ěr)分數較高(0.01)或與其它橡膠並用時,也可以(yǐ)用硫黃硫化,但性(xìng)能極(jí)差。

補強劑及相關的機理
未經補強的矽橡膠硫化膠強力很低,隻有0.3MPa左(zuǒ)右,沒有實際(jì)使用價值。加入適當的補(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(jiāo)的性能,延(yán)長製品(pǐn)的使用壽命是極其重要的。矽橡膠補強填充劑的選擇要考(kǎo)慮到矽橡膠的高溫使用及 用過氧化物(wù)硫化(特別是用有酸堿性的物質)對矽橡膠的不利影響。
矽橡膠用的補強填充劑按其補強效果的不同可分為補強性填充劑和(hé)弱補強性填充劑,前者的粒(lì)徑為10~50nm,比表麵積為70~ 400m2·g-1,補強效果較好;後者粒徑為(wéi)300~1000nm,比表麵積在(zài)30m2·g-1以(yǐ)下,補(bǔ)強效果較差。
補(bǔ)強填充劑
矽橡(xiàng)膠的補強填充劑主要是指合(hé)成二氧化矽,又稱白炭黑(hēi)。白炭黑可分(fèn)為氣(qì)相法白炭黑和(hé)沉澱法白炭黑。氣相法白炭黑為矽(guī)橡 膠最常用的(de)補強(qiáng)劑之一,由它補強的膠(jiāo)料其硫化膠的機械強度高、電(diàn)性能好,並可與其(qí)它補強劑或(huò)弱補強劑並用,製備不同使用要 求(qiú)的膠料。
與用氣相法白炭(tàn)黑補強的矽橡膠(jiāo)膠料相比,用(yòng)沉澱法白炭(tàn)黑補強的膠料機械強度稍低,介電性(xìng)能(特(tè)別是受潮後的介電(diàn)性能) 較差,但耐(nài)熱老化性能較好,混煉膠的成本低。對製品的機械強度要求不高時(shí),可單獨使用沉澱(diàn)法白炭黑或與氣相法(fǎ)白炭黑並用。
用(yòng)處理過的白炭黑作補強劑,膠料(liào)的機械強度較高,混煉(liàn)和返煉工藝(yì)性能好,硫化膠的透明度也好,因此廣(guǎng)泛用在醫用(yòng)製品中 。此外,這種膠料的粘合(hé)性(xìng)好,溶解性優良,可用於(yú)粘著和(hé)製作膠漿。
弱(ruò)補強填充劑
弱(ruò)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(zhōng)一般不單獨使用,而是與白炭黑並用,以調節矽橡 膠的硬度,改善膠料的(de)工藝性能和硫化(huà)膠的耐油性能及耐溶劑性能,降低膠料的成本。常用的弱補強劑有矽藻土、石英粉、氧(yǎng)化鋅 、三氧化二鐵、二氧(yǎng)化鈦、矽酸鋯和碳酸鈣等。
矽橡膠常用補(bǔ)強劑的用量和物理性能如表4所示。
助劑
(1)結構控製劑
采(cǎi)用氣相法白炭黑補強的矽橡膠膠料貯存過程中會變硬,塑(sù)性值(zhí)下(xià)降,逐漸失去加工工藝性能,這種現象稱作“結構(gòu)化”效應 。為防止和減弱這種“結(jié)構化”傾向而加入的配合劑稱為“結構(gòu)控製(zhì)劑”。結構(gòu)控製劑通(tōng)常為含有羥基或硼原子的低分子有機矽化 合物,常用的有二苯基矽二醇、甲基苯基二乙氧基(jī)矽烷(wán)、四甲基亞乙基二氧二甲基矽烷、低分子羥基矽油及矽氮烷(wán)等。
(2)耐熱(rè)添加劑
加入某些金屬氧化物或其鹽以及某些元(yuán)素的有機化合物,可大大(dà)改善矽橡膠的熱空氣老化性能(néng),其中(zhōng)最常用的(de)為三氧化二(èr)鐵, 一(yī)般用量為3~5份;其它如錳、鋅(xīn)、鎳和銅等金屬氧化物也有類似的效果。加入少量(少於1份)的噴霧炭黑也能起(qǐ)到提高耐熱性 的作用(yòng)。通常在250~300℃的溫度範圍內進行熱空氣老化,才能顯示出這些添加劑的作用。
(3)著色劑
矽橡膠常用著色劑如(rú)下:
氧化鐵(三氧化二鐵) 紅色
鎘黃(二氧化鎘) 黃色
鉻綠(三氧(yǎng)化二鉻) 綠色
炭黑 黑色
鈦白(二(èr)氧化鈦(tài)) 白色
群青 藍色
(4)其它
在製備矽橡膠海綿製品時必須加(jiā)入發泡(pào)劑(jì),矽橡(xiàng)膠常(cháng)用的發泡劑有N,N2二亞硝基五亞甲基四(sì)胺和偶氮二甲酰(xiān)胺等。橡膠膠料中 加入少量(一般少於1份)四氟乙烯粉,可改善膠料的壓延工藝性能(néng)及成膜性,提(tí)高硫化膠的撕裂強度(dù)。硼(péng)酸酯和含硼化合物能使 矽橡膠硫化膠具有自粘性。采用比表麵積較大的氣相法白炭黑補強時,加入少量(3~5份,乙烯基質量分數一般為0.10左右)高乙 烯基矽油,膠料經硫化(huà)後,抗撕裂性能可提高至(zhì)30~50kN·m-1。常用乙烯基矽橡膠和氟橡膠配方及物理(lǐ)性能見(jiàn)表(biǎo)5。
加工
矽橡膠可采用普通橡膠加工設備進行加工,但應注意:①加工過程保持清潔,不能混有其它橡膠、油汙或雜(zá)質,否則會影響矽 橡膠的硫化及性能;②矽(guī)膠製品需在烘箱中進行較長(zhǎng)時間熱(rè)空氣二(èr)段硫化,以改善硫化膠的性能。
混煉
矽橡膠生(shēng)膠比較柔軟,具有一定的可塑性,可不經塑煉而(ér)直接采用開煉(liàn)機或(huò)密煉機(jī)進行混煉。混煉方法可有以下幾種:
(1)開煉機混煉
雙(shuāng)輥開煉機輥筒速比以(1.2~1.4)∶1為宜,快輥在(zài)後,較高的速比導致較快的混煉,低速(sù)比可使膠片光滑。輥筒必須通有 冷卻水,混煉(liàn)溫度宜在40℃以下,以防止焦燒或硫化劑的揮發損失。混煉時開始輥距較小(1~5mm),然後逐步增大。加料和操作 順(shùn)序:生膠(包輥)-補強填充劑(jì)-結構控製劑-耐(nài)熱助劑-著色劑-薄通5次-下料,烘箱熱(rè)處理(lǐ)-返煉-硫化劑(jì)-薄通-停放過夜-返煉- 出片。膠料也可不經烘箱熱處(chù)理,在加入(rù)耐(nài)熱助劑後,加入硫化劑再薄通,停放過夜返(fǎn)煉,然後再停放數(shù)天(tiān)返煉出片使用。混煉時 間為20~40min。
矽(guī)橡膠在加入煉膠機時(shí)包慢輥(前輥(gǔn)),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(xiàng)膠膠料比較軟,混 煉時可用普通膩子刀操作,薄通(tōng)時不(bú)能像普通(tōng)橡膠那樣拉(lā)下薄(báo)片,而采(cǎi)用鋼、尼龍或耐磨塑料刮刀刮下。
為便(biàn)於清理和(hé)防止潤滑油漏(lòu)入膠內(nèi),應(yīng)采用活動膠板。氣相(xiàng)法白炭黑(hēi)易飛揚,對(duì)人體有害,應采取相應的保護措施。如果在混 煉時直接(jiē)使用粉(fěn)狀過氧化物(wù),必須采取防爆措施(shī),最好使用膏狀過氧化物。
(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(wú)特殊困難。當裝料係數為0.74時,采(cǎi)用Φ160mm開煉機混煉也能正常 進行。排料(liào)溫度與補強填充劑的類型有關,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(wēn)度為70℃左右。
(3)膠料停放和返煉
矽橡(xiàng)膠膠料混煉結束(shù)後,停(tíng)放時間應(yīng)不少於(yú)24h,以使(shǐ)各種配(pèi)合劑(特別是結構控製劑)能與生膠充分起作用。停放後膠料變硬 ,塑性值下降,使用前(qián)必須進行返煉。返煉采(cǎi)用開煉機,開始時輥距較大(3~5mm),此時膠料較硬,表麵呈皺紋狀,包在(zài)前輥(gǔn)上 。隨著返煉時間的延長,膠料逐漸變軟;慢慢縮小輥距(0.25~0.5mm),膠料很快包在後輥上。待膠料變軟,表麵光滑平(píng)整後, 即可下料出片。返煉不足,膠片表(biǎo)麵有皺紋;返(fǎn)煉(liàn)過(guò)度,則膠料發粘而粘輥。返煉溫度一般控製在室溫。
擠出
矽橡膠一般比較柔軟,擠出效果較好(hǎo),易於(yú)操作,可擠出各種不同形狀和尺寸的製品,其加工設備和工具基本上與普通橡膠相 似。
出機一般是用Φ30或Φ65mm的單(dān)螺紋(wén)螺杆(gǎn),長(zhǎng)徑比為(10~12)∶1效果較好。擠出時盡量保持低溫,以不超過40℃為宜,故 機筒和(hé)螺杆均須通冷卻水。對質量要求較高的產品可在靠近機頭(tóu)部分加裝80~140目濾(lǜ)網,以除去膠料中的雜(zá)質,改善擠出質量。
矽橡膠(jiāo)擠出半成品柔軟而易變形,因此必須立(lì)即進(jìn)行硫化。最常用的方法是熱空(kōng)氣連續硫化;電線、電纜工業通常(cháng)用高壓蒸汽 連續硫化。如在擠出後不能連續硫化,為防止變形,擠出後應立即用(yòng)圓盤、圓鼓或輸送帶接取,用滑石(shí)粉隔離以免相互粘結。若發 現膠料過軟而不適(shì)於擠出時,可在膠料中(zhōng)再混入3~5份氣相法白(bái)炭黑。
用於擠出的膠料(liào)配方,其硫化劑用量應比模(mó)壓製品的適當增大,矽橡膠的(de)擠出(chū)速度低於其(qí)它(tā)橡膠,當要求與其它橡膠達到相同 擠出速度時,應(yīng)采用較高的螺杆轉速。
壓延
壓延機一般采用立式三輥壓延機。用於生(shēng)產(chǎn)膠片時(shí),中輥是固(gù)定的,中(zhōng)輥轉速比上輥快(kuài),速比為(1.1~1.4)∶1,下輥的轉速 和中輥相同。當壓延(yán)機開動時,上輥溫(wēn)度為50℃,中輥應保(bǎo)持為室溫,下輥用冷卻水(shuǐ)冷(lěng)卻。壓延速度一(yī)般為60~7500px·min-1,不 宜過快,先以(yǐ)低速調整輥距(中、下輥),以保(bǎo)證一定的壓延厚度,然後再提高至正(zhèng)常速度進(jìn)行連續操作。
當三輥壓延(yán)機用於矽橡膠貼膠和(hé)擦膠時,織物替代了墊布(聚酯薄膜)在(zài)中輥和下輥之間通過。三輥壓延(yán)機隻適用於單麵覆膠 ,長期生(shēng)產時應采用四輥壓延機。
用於壓延的膠料必須正確控製其返煉程度(dù),最好在煉膠機(jī)上先不充分返(fǎn)煉,以期在壓延過程中獲得足夠返煉,這樣可以避免(miǎn)膠 料在(zài)壓延過程中(zhōng)因(yīn)返煉過(guò)度而粘輥。膠(jiāo)料配方對壓延也有一定的影響,采用補強(qiáng)性填充劑的膠料壓延工藝性能較好。
塗膠
塗膠是指把矽(guī)橡膠膠漿用(yòng)浸漿或刮漿的方(fāng)法均勻分布(bù)在織物上用以改進薄膜製品的強力和屈撓性能,使織物(wù)耐潮,以製造耐高 溫的電絕緣(yuán)材料等。
(1)膠漿製備
供製膠漿(jiāng)用的矽橡膠膠料其硫化劑多采用過氧化二苯甲酰(BP),用量比一般模型製(zhì)品稍大。補強填(tián)充劑若(ruò)采用(yòng)氣相法白炭黑 ,用量不宜(yí)超過40份,並適當增大結構控製劑的用量,采用甲苯或二甲苯等揮發性溶劑。
混煉膠(jiāo)經充分返煉後下薄片,然後(hòu)剪成小(xiǎo)塊,置於溶劑中浸泡過夜,采(cǎi)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的膠漿。膠漿應(yīng)保(bǎo)存在40℃以下的環境中。
(2)織物(wù)預處理
矽橡膠塗膠用的底層織物一般采用玻璃布、尼龍和聚酯等。其中玻璃布因具有耐熱性好、強度高和吸濕性低等特點應用較多。 玻璃纖維在拉絲過(guò)程(chéng)中薄膜塗有石蠟潤滑劑(占織物質量的0.2%~0.5%),在硫化溫度下易揮發,影響膠料與織物的結合,必須在 塗膠前進行(háng)脫蠟。尼龍和聚(jù)酯的熱變形(xíng)較大,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(shēn)下,進行 短時間熱(rè)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,還要進行表麵膠粘劑處理(lǐ),然後才可塗膠。膠粘劑是一種由烷(wán)氧基矽烷、硼酸酯、硫(liú)化劑和溶劑(乙酸乙酯 或乙醇)組成的(de)溶液。
織(zhī)物經膠粘(zhān)劑表(biǎo)麵處理後,即可用塗膠機將膠漿均(jun1)勻塗在織物上,然後經幹燥、硫化即成。硫化一般(bān)分兩段進行:一段溫(wēn)度(dù)為 120~130℃,二段溫度為230℃。塗層的(de)厚度可以通過改(gǎi)變膠液的粘度或調節織物(wù)通過(guò)塗膠槽(cáo)的速度來控製。
粘合
矽橡膠能與很多材料,包括金屬、塑料、陶瓷、纖維、矽橡膠本身以及其它一些橡(xiàng)膠粘(zhān)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塗層之間獲得最好粘合。
矽橡膠硫化膠之間的(de)粘合一般采(cǎi)用膠粘劑。常用膠粘劑配(pèi)方舉例如下:乙烯基矽橡膠 100;氣相(xiàng)法白(bái)炭黑 35;三氧化(huà)二鐵 5;硼酸(suān)正丁酯 3;膏狀硫化劑DCBP 3。
硫化(huà)
矽橡膠硫(liú)化工藝不是一次完成,而是分兩(liǎng)個階段進行的,膠料在加壓下(如模壓硫化、硫化罐直接蒸汽硫化等)或常壓下(如 熱空氣連續硫化)進行加熱定型,稱為(wéi)一段(duàn)硫化(或定(dìng)型硫化);在烘箱中高溫(wēn)硫化,以進(jìn)一步(bù)穩定硫化膠各(gè)項物理性能,稱為二 段硫化(或(huò)後硫化)。
(1)一段硫化
①模(mó)型製品硫化。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。
矽橡膠製品(pǐn)硫化時,一般不使用脫模劑(jì),應迅速裝料、合模、加壓,否(fǒu)則容易焦燒,特別是(shì)含有硫化(huà)劑BP和DCBP的膠料。傳遞 模壓硫化是一種加工矽橡(xiàng)膠膠料應用較廣泛的(de)工藝,與每模單孔的(de)平板硫化比較,其優點是加(jiā)工周期短,並能硫化複雜的特別是帶(dài) 有插入物和銷釘的橡膠件。與(yǔ)注壓硫化(huà)比較,設備成本(běn)較低。
注壓硫化模製品(pǐn),可提高勞(láo)動生產率,降低勞動強度,同時還可以減小過氧化物的用量,提高(gāo)製品的抗撕裂性能,改善壓縮(suō)永 久變形性能,但製品收縮率較大。
②擠出製品的硫化。可采用蒸汽加壓硫化、熱空(kōng)氣連續硫化、液體硫(liú)化槽連續硫化(huà)、鼓式硫化和輻射硫化等(děng)方法。前3種方法 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(wù)質存在於硫化膠中,影響製品性能。例如,采用通用型硫化劑(如硫化劑BP或DCBP )的膠(jiāo)料,經過一段硫化後,其(qí)硫化劑分解的酸性(xìng)物質量,將增大海綿孔的(de)孔度,降低密度;增大硫化劑(jì)的用量將縮小(xiǎo)海綿孔的孔 度,增大密度,產生較厚(hòu)的孔(kǒng)壁。此外(wài),硫化溫度對(duì)海綿(mián)的發孔情況也(yě)有很大影響。
發泡
在矽橡膠膠料中加入發泡劑,然後在受(shòu)壓狀態下加熱硫化使橡膠(jiāo)發泡,可製得矽橡膠海綿。但必須注意以下(xià)幾個問題。
(1)應選(xuǎn)用其(qí)分解產物(wù)不影響矽橡膠耐(nài)熱性的發泡劑。一(yī)般采用有機發泡劑如發(fā)泡劑BN、尿素(sù)等,其分解產物在二段硫化中 除去。
(2)適當控製硫(liú)化(huà)劑和發泡劑的用(yòng)量,以使發(fā)泡速度(dù)與硫(liú)化速(sù)度相匹配。增大發泡劑的用量,將增大海綿孔的孔度,降低(dī)密 度;增大硫化(huà)劑的(de)用量將縮小海綿孔的孔度,增大密度(dù),產生較厚的孔壁。此(cǐ)外(wài),硫化溫度對(duì)海綿的發孔情況也有(yǒu)很大影響。
(3)硫化劑適當並用可較好地(dì)控製海綿孔度和密度。通常硫化劑DBPMH與BP或TBPB與DCBP並(bìng)用效果較好(hǎo)。
(4)可采用2號氣相(xiàng)法白炭黑或(huò)2號氣相(xiàng)法白炭黑與沉澱法白炭黑(hēi)並用作補強劑。應嚴格控製膠料的塑(sù)性值,塑性(xìng)值過大,發 孔(kǒng)時易造成過度膨脹,形成粗燥的開(kāi)孔結構,甚至很多孔破裂;塑性值過小,則發(fā)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(kòng)製塑性值,返(fǎn)煉(liàn)的膠料最好當天使用。
(5)發(fā)泡劑應(yīng)均勻分散於膠料中。一般發泡(pào)劑粒子易結團(tuán),難以分散,可先製成生膠/發泡劑母煉膠配比(1∶1),再進行混(hún) 煉,以提高分散效(xiào)果。
(6)采用(yòng)模壓工藝的膠料,應注意去除膠料中的氣泡,防止破壞海綿結構。
用(yòng)於模壓海(hǎi)綿製品的膠料,經混煉出片後,應根據模具(jù)規格進行裁料,並在表麵塗隔離劑,以備入模(mó)硫化。一般用滑(huá)石粉作隔 離劑,也可用白炭黑。
矽橡膠海綿模型製品的定型硫化有兩(liǎng)種(zhǒng)方法:一種(zhǒng)是一步法,即膠料在模具中一次發孔(kǒng)成一定形狀和尺寸的海綿,二段硫化不 再發孔;另一種是兩(liǎng)步法(fǎ),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成一層表麵,然後置於烘箱中再發孔成一 定形狀和(hé)尺寸。對(duì)海綿薄板來(lái)說,前一種的硫化時間通常為15~20min,後一種的硫化時間一般(bān)在5min之內。
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