有機矽熱門膠種認識,熱硫化矽橡膠製品的加工及生產配合機製!
有機矽材質以及工藝不計其數(shù),而至今所屬(shǔ)比較(jiào)熱門的工(gōng)藝以及膠種(zhǒng)還是(shì)屬於熱硫化加工成型矽橡膠製品(pǐn),如今在不同行業(yè)之中很 多產(chǎn)品被矽橡膠材料(liào)所代替,而代替的因素很明了,主要還是因產品(pǐn)的特性和多方麵的變化和獨有的性能調配,而矽(guī)橡膠製品(pǐn)材(cái)料 可分為多方麵功(gōng)能以及工藝進行實際(jì)調配(pèi),所以對於工藝配合以及生產加(jiā)工你有了解過嗎?

熱硫(liú)化型矽橡膠是指相對分子質量高(40萬~60萬(wàn))的矽橡(xiàng)膠(jiāo)。采用有機過氧化物作硫化劑(jì),經過加熱使有機過(guò)氧化物分解產(chǎn)生遊 離基,並與橡膠的(de)有機側(cè)基形成交(jiāo)聯,從而獲(huò)得硫化膠。
品種及特性
熱(rè)硫(liú)化型矽橡膠是(shì)應用最早的一(yī)類橡膠,發展至今已有許多品(pǐn)種,按化學組成不同分(fèn)為以下7種(zhǒng):
(1)二甲基矽橡膠
二甲(jiǎ)基矽橡膠(polydimethylsiloxanerubber)簡稱甲基矽橡膠,是矽橡膠中最老的品種。在-60~250℃溫度範圍內能(néng)保(bǎo)持(chí)良好彈性。由(yóu)於存在硫化活性低、工藝性能差(chà)、厚壁製品在二段硫化時易發泡、高(gāo)溫壓(yā)縮(suō)變形 大等缺點,目前除少量用於織物(wù)塗覆外,已被甲基乙(yǐ)烯基矽橡膠(jiāo)替代。
(2)甲基乙烯基矽橡膠
甲基(jī)乙烯基矽(guī)橡膠(methylvinylpolysiloxanerubber)簡稱乙烯基矽橡膠,是由二甲基矽氧烷與少量(liàng)乙烯(xī)基矽氧烷共聚而(ér)成 ,乙烯基摩爾(ěr)分(fèn)數一般為0.001~0.003。少量不飽和乙烯基的引入使其硫化工藝及成品性能,特別(bié)是耐熱老化性和(hé)高溫抗壓縮變形(xíng) 有很大(dà)改善。在矽橡(xiàng)膠生產中(zhōng),甲基(jī)乙(yǐ)烯基矽橡膠產量最大、應(yīng)用最廣、品種牌號最多,除大量應(yīng)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(guī)橡膠(如高(gāo)強度矽(guī)橡膠、低壓縮永久變形矽橡膠、導電矽橡膠、導熱矽橡膠以及不用二段硫化矽橡膠、 顆粒矽(guī)橡膠等)也都以其為(wéi)基(jī)礎進行加工配合。
(3)甲基乙烯基苯基矽橡(xiàng)膠
甲基乙烯基苯基矽橡膠(jiāo)(methylvinylphenylpolysiloxanerubber)簡稱苯基矽橡膠,是在乙烯基矽橡膠的分(fèn)子鏈(liàn)中引入二苯 基矽氧烷鏈節(或甲基苯基矽氧烷鏈(liàn)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(huà)溫(wēn) 度降到最低值(-115℃),使其具有最佳的耐低溫性(xìng)能,在-100℃以下仍具(jù)有彈性。隨著苯基摩爾(ěr)分數的增大,分子鏈的剛性也增 大,其結晶溫度反而上升。
苯基摩爾分數(shù)在(zài)0.15~0.25時(shí)統(tǒng)稱為中苯基矽橡膠,具有耐燃(rán)特點(diǎn)。苯基摩爾分數在0130以上時,統稱為高苯基矽橡膠,具有 優良的耐輻射性(xìng)能。苯基矽橡膠應用在(zài)要求耐低(dī)溫、耐燒蝕、耐高能輻射、隔熱(rè)等(děng)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(dìng)限製。
(4)甲基乙烯基三氟丙基矽橡膠
甲基乙烯基三氟(fú)丙基矽橡膠(methylvinylrtrifluoropropylpolysiloxanerubber)簡稱氟矽橡膠(fluorosilicorubber), 是在乙烯基矽橡膠的分子鏈中引入氟代烷基(一般為三氟(fú)丙基),具有優良的耐油(yóu)、耐溶(róng)劑性能。例如,對於脂肪族、芳香族和氯(lǜ) 化烴類溶劑,石油基的各種燃料油、潤滑油、液壓油以及某些(xiē)合成(chéng)油,其工作溫度範圍為-50~250℃,在常溫和高溫下穩定性較好 。
(5)亞苯基矽橡膠和亞苯醚基矽橡膠
亞苯基矽橡膠和亞苯醚(mí)基矽橡膠(phenylenepolysiloxanerubberandphenylatylenesiliconerubber)是在分子鏈中含有亞苯 基或苯醚(mí)基鏈節的新(xīn)品種矽橡膠(jiāo),是為(wéi)適應核(hé)動力(lì)裝置和導航技(jì)術的要求而發展起來(lái)的,其(qí)主要特性是拉伸強度較高,耐γ射(shè)線、 耐高溫(300℃以上),但耐寒性(xìng)不如(rú)低苯基矽橡膠。
(6)腈矽橡膠
腈矽橡膠(nitrilsiliconerubber)主要是在分子(zǐ)鏈中(zhōng)引入含有甲基-β-腈(jīng)乙基矽氧鏈節或甲基-γ-腈丙基矽(guī)氧鏈節的一種彈 性體,其(qí)主要特點與氟矽橡膠相似,即耐油、耐溶劑並具(jù)有良好(hǎo)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(yīn)素,因 此生膠的重複性(xìng)差,其應用發展(zhǎn)受到一定限製。
(7)矽硼橡膠
矽硼橡膠(boronsiliconerubber)是在分子主鏈(liàn)上(shàng)含有十硼烷(wán)籠(lóng)形結構的一類新型矽橡膠,具(jù)有高度的耐熱老化性,可(kě)在400 ℃下長期工作,在420~480℃下可連續工作幾小時,而在-54℃下仍能保(bǎo)持彈性。適於在高速飛(fēi)機及宇宙飛(fēi)船中作密(mì)封材料。美國 在60年代(dài)末已有矽硼橡膠商品(pǐn)係列牌號,但70年代以後很少報道(dào),其主要原因可能是膠料的工藝性能和硫化膠的彈性(xìng)都很差,而且 碳硼的合成十(shí)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(chū)售,一(yī)般配製成具有各(gè)種(zhǒng)特性的膠料(liào)供用(yòng)戶選擇,按(àn)特性不同可分成下列幾類:
(1)通用型(一般(bān)強度型)。由乙烯基(jī)矽橡膠與補強劑等組成(chéng),硫(liú)化膠物理性能屬中等,是用量最大、通用性最強的一(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(biǎo)麵積較大的(de)氣相法白炭黑或經過改性處理的白炭黑作補強劑,並 通過加入適宜的加工助劑和特殊添加劑等綜合(hé)性配合改進措施,改進交聯結構,提高撕裂強度。
(3)耐高溫型。采用乙烯基矽橡膠(jiāo)或低苯基矽橡膠(jiāo),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)低溫型。采用低苯基矽橡膠,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,以乙烯基專用的有機過氧化物作硫化劑,當壓縮率為30%時(shí),在150℃下壓 縮24~72h後的永久變(biàn)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(jī)矽橡膠,選用電絕緣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能。
(7)耐油、耐溶劑型。主要采用氨矽橡膠,一般分為通(tōng)用型和高強(qiáng)度型兩大類。
(8)阻(zǔ)燃型。采用乙(yǐ)烯基矽橡膠,添加含鹵(lǔ)或鉑化(huà)合(hé)物作阻燃劑組(zǔ)成的膠(jiāo)料,具(jù)有良(liáng)好的抗燃性。
(9)導電型,采(cǎi)用乙烯基矽橡膠,以乙炔炭黑或金屬粉末作填料,選擇高(gāo)溫硫化或加成型(xíng)硫化方法,可得到(dào)體(tǐ)積電阻率為2.0 ~100Ω·cm的矽橡膠。
(10)熱收縮型。乙烯基矽(guī)橡膠中加入具(jù)有一定熔融(róng)溫度或軟化溫度的熱塑性材料,矽橡膠膠料的熱收縮(suō)率可達35%~50%。
不用二段硫化型。采用乙烯基質量分數較高的(de)乙烯基矽(guī)橡膠,通過控製生膠和配合劑的(de)pH值,加入特殊添加劑製得。
(11)海綿型。在乙烯基矽橡膠(jiāo)中加入亞硝基化合物、偶氮和重氮化合物等(děng)有機發泡劑,可(kě)製得發泡均勻(yún)的海綿。

除此之外,國外尚有導熱型矽橡膠、熒光型矽橡膠(jiāo)及醫用(yòng)級矽橡膠製品等品(pǐn)種出售(shòu)。
隨著矽膠(jiāo)用途的不斷開發(fā),膠料的品種牌號日漸增多(duō),過多(duō)的牌號會造成生產、貯運和銷售工作(zuò)的混亂。有些矽橡膠廠家(jiā)已相應地將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、硫化劑(jì)等)出售,使用者根據(jù)需要,按一定配方和混合技術分別配伍,即得最終矽膠產品。這種方法(fǎ)不但使品種簡單明了,而且生(shēng)產(chǎn)批量(liàng)大,質量穩定,成本降低,也提高了(le)競爭性。
2.配(pèi)合
熱硫化型矽橡膠的配合劑主要包括(kuò)補強劑、硫化劑和某些特殊的助劑,一(yī)般(bān)隻需有5~6個組分即可組成實用配方。配(pèi)方設計應(yīng) 考慮以(yǐ)下幾(jǐ)點:
(1)矽(guī)橡膠為飽和度(dù)高的生膠,通常不能用硫黃硫(liú)化,應采用有機過氧化(huà)物作硫化劑,因此膠料中不得含有能與過氧化(huà)物分 解產物發生作用的活(huó)性物質(zhì)(如槽法炭黑、某些有機促進劑和防老劑等),否則會影響硫化。
(2)矽(guī)橡膠(jiāo)製(zhì)品一般在高(gāo)溫下使用(yòng),其配合(hé)劑應在高溫下保持穩定,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(huà)學試劑的作用下易引起矽氧烷鍵的(de)裂解和重(chóng)排,導致(zhì)矽橡膠(jiāo)耐熱性的降低。因此在選用配合劑 時必須考慮其酸堿性(xìng)及過氧化物分解產物(wù)的酸性,以免影響硫化膠的性能。
生膠的選擇
對於使用溫度要求一般(-70~250℃)的矽橡膠(jiāo)製品,都(dōu)可采用乙烯基矽橡膠;當對製品(pǐn)的使用溫度要求較(jiào)高(gāo)(-90~300℃) 時,可采用低苯基矽橡膠;當(dāng)製品(pǐn)要求耐高低溫又需耐(nài)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(yòng)於熱硫化矽橡膠的硫化劑主要包括有機(jī)過(guò)氧化物、脂肪族偶氮化合物、無機化合物和高能射線等,其中(zhōng)最常用的是有機(jī)過氧 化(huà)物。這是因為有機過氧化物一(yī)般在室溫下(xià)比較穩定,但在較高的硫化溫(wēn)度下能迅速分解產(chǎn)生自由基,從而使矽橡(xiàng)膠(jiāo)產生交聯。矽 橡膠常(cháng)用硫化劑如表3所示。
這些過氧化物按其活性(xìng)高低可以分為兩類:一類是(shì)通用型,活性較高,對各種矽橡膠均能起硫(liú)化作用;另一類是(shì)乙烯基專用型 ,因(yīn)其活性較低,僅能夠對含乙烯基的矽橡膠(jiāo)起硫化作用。
過氧化物的用量受生膠品種、填料類型和(hé)用量、加工工藝等多種因素的影響,隻要能達到所需的(de)交聯度,應(yīng)盡量少用硫化(huà)劑。 對(duì)於乙烯基矽橡膠(乙(yǐ)烯(xī)基摩爾分數為0.0015)模壓製品用膠料來說,各種過氧化物(wù)常用用(yòng)量範(fàn)圍(wéi)如下(以100份(fèn)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。
隨著乙烯基質量分數的增(zēng)大,過氧化物用量應減小。膠(jiāo)漿、擠出製品膠料(liào)及膠粘劑用膠(jiāo)料中過氧化物用量應比模壓用膠(jiāo)料中的 大。某些場合下采用兩種過氧化物(wù)並(bìng)用,可減小硫化劑用量,並可適當降低硫化溫度,提高硫化(huà)效應。
硫化機理(lǐ)
矽橡膠以過氧化物硫化時(shí),過(guò)氧化物對矽橡膠的交聯是在兩個活化(huà)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(jiāo)聯按下(xià)列反應式進行:
乙烯基矽橡膠的交聯按下列反應式進行:
矽橡膠除常用上述過氧(yǎng)化物(wù)硫化外,還可用(yòng)高能射線進行輻(fú)射硫(liú)化。輻射硫化(huà)也是按自由基機理(lǐ)進行的(de),當生膠中的乙烯基摩 爾分數較(jiào)高(0.01)或與其它橡膠並用時,也可以用硫黃硫化,但(dàn)性能極差。

補強劑及相關的(de)機理
未經補強的(de)矽橡膠硫化(huà)膠強力很低,隻有0.3MPa左右,沒有實際使用價值。加入適當(dāng)的補強劑可使矽(guī)橡膠硫化膠的強度達到 3.9~9.8MPa,這對提高矽橡膠的(de)性(xìng)能,延長製品的使(shǐ)用壽命(mìng)是極其重要的。矽橡膠補強填充劑的選擇要考慮到矽(guī)橡膠的高溫使用(yòng)及 用過氧化物硫(liú)化(特別是用(yòng)有酸(suān)堿性的物質(zhì))對矽橡膠的(de)不(bú)利影響。
矽橡膠用的補強填充劑按其補強效果的(de)不同可分為補強性填充劑和弱補強(qiáng)性填充劑,前(qián)者的(de)粒徑為10~50nm,比表(biǎo)麵積為70~ 400m2·g-1,補強效(xiào)果較好;後者粒徑為300~1000nm,比表麵(miàn)積在30m2·g-1以下,補強效果較差。
補強(qiáng)填充劑
矽(guī)橡膠的補強填充劑主(zhǔ)要是指合成二氧(yǎng)化(huà)矽,又(yòu)稱白炭(tàn)黑。白炭黑可分為氣相法白炭黑和沉澱法(fǎ)白炭黑。氣相(xiàng)法白炭黑為矽橡 膠最常用的補強劑(jì)之一,由它補強的膠料其硫化(huà)膠的機械強度高、電性能好,並可與其(qí)它補強(qiáng)劑或弱補強劑並(bìng)用,製備不同使用要 求的膠料。
與用氣相法白(bái)炭(tàn)黑補強的矽橡膠膠(jiāo)料相比(bǐ),用沉澱(diàn)法白炭黑補強的膠料(liào)機械強度稍低,介電性能(特別是受(shòu)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。對製品的機械強度要求(qiú)不高時,可單獨使(shǐ)用沉澱法白炭黑或與(yǔ)氣相法白炭黑並用。
用處理過的白炭黑作補強劑,膠料的機(jī)械強度較高,混煉和返煉工藝性能好,硫化膠的透明度也好,因此(cǐ)廣泛用在醫用製品中 。此外,這種膠(jiāo)料的(de)粘合性好,溶解性優良,可用於粘著和製作膠漿。
弱補強填充劑
弱(ruò)補強填充劑也可稱作惰(duò)性填料,對矽橡膠補強作用很小,它們在矽橡(xiàng)膠中一般不單獨使用,而是與白炭黑並用,以調節矽橡 膠的硬度,改(gǎi)善膠料的工藝性能和硫化膠的耐油性能及(jí)耐溶劑性能,降低膠料的成本。常用的弱補強劑有矽藻土、石(shí)英粉、氧化鋅 、三氧化二鐵、二(èr)氧化鈦、矽(guī)酸鋯和碳酸鈣等。
矽橡膠常用補強劑的用量和物理性能如表4所示。
助劑
(1)結(jié)構控製劑
采用(yòng)氣相法白炭黑補強(qiáng)的矽橡膠膠料貯存過程中會變硬,塑性值下降,逐漸失去加工工藝(yì)性能,這(zhè)種現(xiàn)象稱作“結構化”效應(yīng) 。為防止和減弱這種“結構化”傾向而加(jiā)入的配合劑(jì)稱(chēng)為“結(jié)構控製劑”。結構(gòu)控製劑通常(cháng)為含(hán)有羥基或硼原子(zǐ)的低分子有(yǒu)機矽化 合物,常用(yòng)的有二苯(běn)基矽二醇、甲基苯基二乙氧基矽烷、四甲基亞(yà)乙基二氧二甲(jiǎ)基矽烷、低分子羥基矽油(yóu)及矽氮烷等。
(2)耐熱添(tiān)加(jiā)劑(jì)
加入某些(xiē)金屬氧化物或其鹽以及某些元素的有機化合物,可大大改善矽橡膠的熱空氣老(lǎo)化性能,其中最常用的為三氧(yǎng)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(guǒ)。加(jiā)入(rù)少量(少於1份)的噴霧(wù)炭黑也能起(qǐ)到提高耐熱性 的作用。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(jì)如下:
氧化鐵(三氧化二鐵) 紅色
鎘(gé)黃(二氧化鎘) 黃色
鉻綠(三氧(yǎng)化二(èr)鉻) 綠色
炭黑 黑色
鈦白(二氧化鈦) 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泡劑,矽橡膠常用的發泡劑(jì)有N,N2二亞硝基五亞甲基四胺(àn)和偶氮二甲(jiǎ)酰胺等。橡膠膠料中 加(jiā)入少(shǎo)量(一般(bān)少於(yú)1份)四氟乙烯粉(fěn),可(kě)改善膠料的壓(yā)延工藝性能(néng)及成膜性,提高(gāo)硫(liú)化(huà)膠的(de)撕裂(liè)強度。硼酸酯和含硼(péng)化合物能(néng)使 矽橡膠硫化膠(jiāo)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(yǐ) 烯(xī)基矽油,膠料經硫化後,抗撕裂性能可提高至30~50kN·m-1。常用乙烯基矽橡膠和氟橡(xiàng)膠配(pèi)方及(jí)物理性能(néng)見表5。
加工(gōng)
矽橡膠可采(cǎi)用普通橡膠加工設備進行加工,但應注意(yì):①加工過程保持清(qīng)潔,不能混有其它橡(xiàng)膠、油汙或雜質,否則會影響矽 橡膠的硫化及性能;②矽膠製品需在(zài)烘箱中進行較長時間熱空氣二段硫化,以改善硫化膠(jiāo)的性能(néng)。
混煉
矽橡膠生膠比較柔軟,具有一定(dìng)的可塑性,可不經塑煉而直接采用開煉機或密煉機進行混煉。混煉方法可有以下幾種:
(1)開煉機混煉
雙輥(gǔn)開煉機輥筒(tǒng)速比以(1.2~1.4)∶1為(wéi)宜,快輥在後,較高的速比導致較快的(de)混煉,低速比(bǐ)可使膠(jiāo)片光滑。輥筒必須通有 冷卻水,混煉溫度宜在40℃以下,以防止焦燒或硫化劑(jì)的揮發損失。混煉時開始輥距較小(1~5mm),然後逐(zhú)步增大(dà)。加料和操作 順序:生膠(包輥)-補強填充劑-結構控製劑-耐熱助劑-著色劑-薄通5次-下料,烘箱熱(rè)處(chù)理-返煉-硫化劑-薄通-停放過夜-返煉- 出片。膠料(liào)也可不經烘箱熱處理,在加入耐熱助劑(jì)後,加入硫化劑再薄通(tōng),停放過夜返煉,然後再停放數天返煉出片使用。混煉時 間為20~40min。
矽橡膠在(zài)加入煉膠機時包慢輥(前輥),混(hún)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(liào)比(bǐ)較軟,混 煉時可用普通膩子刀操(cāo)作,薄通時不能像普通橡膠那樣拉下薄片,而采用鋼、尼龍或耐磨塑料刮(guā)刀刮下。
為便於清理和防止潤滑油漏入膠內,應采用活動膠板。氣相法白炭黑易飛揚(yáng),對人體有害,應采取相應(yīng)的保護措(cuò)施。如果在混 煉時直接使用粉狀過(guò)氧化物,必須采取防爆措施,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。混煉無特殊困(kùn)難。當(dāng)裝料(liào)係數為0.74時,采用Φ160mm開(kāi)煉機混煉(liàn)也能正常 進行。排料溫度(dù)與補強填(tián)充劑的類型有關,當采用弱補強性填(tián)充劑和沉澱法白炭黑時,排膠溫度在50℃以下;當使用氣(qì)相法白炭黑 時排膠溫度為70℃左(zuǒ)右。
(3)膠料停放和返煉
矽橡膠膠料混(hún)煉(liàn)結束後,停放(fàng)時間應不少於24h,以使各種(zhǒng)配合劑(jì)(特別是結構控(kòng)製劑)能與生膠充分起作用。停放後膠料變硬(yìng) ,塑性值下降,使用前必須進行返煉。返煉采用開煉機,開始時輥距較大(3~5mm),此時膠料較硬,表麵呈皺紋狀,包在前輥上 。隨著返煉時間的延(yán)長,膠料逐漸變軟;慢慢縮(suō)小輥距(0.25~0.5mm),膠料很(hěn)快包在後輥上。待膠(jiāo)料變軟,表麵光滑平整後, 即(jí)可下料出片。返煉不足,膠片表麵有皺紋;返煉過度,則膠料發粘而粘輥。返煉溫度一般控製(zhì)在室溫。
擠(jǐ)出
矽橡膠一般比(bǐ)較柔軟,擠出效果(guǒ)較好,易(yì)於操作,可擠出各種不同形狀和尺寸(cùn)的製品(pǐn),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(huò)Φ65mm的單螺紋螺杆,長徑比為(10~12)∶1效果較好。擠出(chū)時盡量保持低溫,以不超(chāo)過40℃為宜,故 機筒和螺杆均(jun1)須通冷卻水。對質(zhì)量要求較高的產品可在靠(kào)近(jìn)機頭部分加裝80~140目濾網,以除去膠料(liào)中的雜質,改善擠出質量。
矽橡膠擠出半成品柔軟而(ér)易變形,因此必須立(lì)即進行硫化。最常用的方法是熱空氣連續硫化;電線、電(diàn)纜工業通常用高壓蒸汽 連續硫化。如在擠出後不能連續(xù)硫化,為防止變形(xíng),擠出後應立即用圓盤、圓鼓或輸送帶接取,用滑石粉隔(gé)離以(yǐ)免相互粘結。若發 現膠料過軟而不適於(yú)擠出時,可在膠料(liào)中再混入3~5份氣相法白(bái)炭黑(hēi)。
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(dà),矽(guī)橡膠的擠出速度低於其它橡膠,當要求與其它(tā)橡膠達到相同 擠出速度時,應采用較高的螺杆轉速。
壓延
壓延機一般采用立式三輥壓(yā)延機。用於生產(chǎn)膠片時,中輥是固定的,中輥轉速(sù)比上輥快(kuài),速比為(1.1~1.4)∶1,下輥(gǔn)的轉速 和中輥相同。當壓延機開動(dòng)時,上輥溫度為50℃,中輥(gǔn)應保持為室溫,下輥用冷卻水冷卻。壓延速度一般為60~7500px·min-1,不 宜過快,先以低速調整輥距(中、下輥),以(yǐ)保證一定的壓延(yán)厚度(dù),然後再提高至正常速度進(jìn)行(háng)連續(xù)操(cāo)作。
當(dāng)三輥壓延機用(yòng)於矽橡(xiàng)膠貼膠和(hé)擦膠時,織物替代了墊(diàn)布(聚酯薄膜)在中輥和下輥之間通過。三輥(gǔn)壓延機隻適用(yòng)於單(dān)麵覆膠 ,長期生產(chǎn)時應采用四輥(gǔn)壓延機(jī)。
用於壓延(yán)的膠料必須正確控製其返煉程度,最好在煉膠機上先不充分(fèn)返煉,以(yǐ)期在壓(yā)延過程中獲得足夠返煉,這樣可以避免膠 料在壓延過程中因返煉過度而粘輥。膠料配方(fāng)對(duì)壓延也有一定的影響,采用補強性填充劑的膠料壓延工藝性能較好。
塗膠
塗膠(jiāo)是指把矽橡膠膠漿用浸漿或刮(guā)漿的方法均勻分布在織物上用以改進薄膜製品的強力和(hé)屈撓(náo)性能,使織物耐潮,以製造耐高 溫的電絕緣材料等。
(1)膠漿製(zhì)備
供製(zhì)膠漿用的矽橡膠膠料其硫化劑多采用過(guò)氧化二苯甲酰(BP),用(yòng)量比一般模型製品稍大。補強填充劑若采用氣相法白炭黑 ,用量不宜超過40份,並適當增大結構控製(zhì)劑的用量,采用甲苯或二(èr)甲苯等揮發性溶劑。
混煉膠經充(chōng)分返煉後下薄片,然(rán)後剪成小塊,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(jiāng)應保存在40℃以(yǐ)下的環境中。
(2)織物(wù)預(yù)處理(lǐ)
矽橡膠塗膠(jiāo)用(yòng)的(de)底層織物一般采用玻璃(lí)布、尼龍和(hé)聚酯等。其中(zhōng)玻璃(lí)布因具有耐熱性好、強度高和吸濕性低(dī)等特點應用較(jiào)多(duō)。 玻璃纖維在拉絲過程中薄膜塗有石蠟潤滑劑(占織物質量的(de)0.2%~0.5%),在硫化溫度(dù)下易揮發,影響膠料與織物的結合,必須在 塗膠(jiāo)前進行脫蠟。尼龍和聚酯的(de)熱變形較大,影響(xiǎng)橡膠和織物的結合,為此在塗膠前(qián)須進行熱(rè)定(dìng)型(xíng),即(jí)將織物在一定牽伸下,進(jìn)行 短時間(jiān)熱(rè)處(chù)理,尼龍的處理溫度為170~175℃,聚酯處(chù)理溫度為215~220℃。
(3)塗膠
織物經預處理(lǐ)後(hòu),還要進(jìn)行表麵膠粘劑處理(lǐ),然後才可塗膠(jiāo)。膠粘劑是一種由烷氧(yǎng)基矽烷、硼酸酯、硫化劑和溶劑(乙酸乙酯 或乙醇)組成的溶液。
織物經膠粘劑表麵處理後,即可用塗膠機將膠漿均勻塗(tú)在織物上,然後經幹(gàn)燥、硫化即成。硫化一般(bān)分(fèn)兩段進行:一段溫度為 120~130℃,二段溫度為(wéi)230℃。塗層的厚度可以通過改變膠液的粘度或調節織物(wù)通過塗膠槽的(de)速度來控製。
粘合
矽橡膠能與(yǔ)很多材料,包括金屬、塑料、陶(táo)瓷、纖維、矽橡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塗層(céng)之間獲得最好(hǎo)粘合。
矽橡膠硫化膠之間的粘合一般采用膠粘劑。常用(yòng)膠粘劑(jì)配方舉例如下(xià):乙烯基矽橡膠 100;氣相法白炭黑 35;三氧化(huà)二(èr)鐵(tiě) 5;硼酸正丁酯 3;膏狀硫化劑DCBP 3。
硫(liú)化
矽(guī)橡膠硫(liú)化工藝不是一次(cì)完成,而是分(fèn)兩個階段進行的,膠料在加壓下(如模壓硫化、硫化罐直接蒸汽硫化等)或常(cháng)壓下(如 熱空氣連(lián)續硫化)進行加熱定型,稱為一段硫化(或定型(xíng)硫化);在烘箱中高溫(wēn)硫化,以進一步(bù)穩定硫化膠各項(xiàng)物理性能,稱為二(èr) 段硫化(或後硫化)。
(1)一段硫化
①模型製品硫化(huà)。可采用平板硫化(huà)、傳(chuán)遞模壓硫化(huà)和注壓硫化。硫化條件如表6所示。
矽橡膠製品硫化時(shí),一般不(bú)使用脫模劑,應迅速裝料、合模、加(jiā)壓,否則容易焦燒,特別是含有硫化劑(jì)BP和DCBP的膠(jiāo)料。傳遞 模壓硫化是一種加工矽橡(xiàng)膠膠料應用較廣泛的工藝,與每模單孔的平板硫化比較,其優點是加工周期(qī)短,並能硫化(huà)複雜的特別是帶 有(yǒu)插入物和銷釘的橡(xiàng)膠件。與注壓硫化比較,設備成本較低。
注壓硫化模製(zhì)品,可提高(gāo)勞動生產率,降低勞(láo)動強度,同時還可以減小(xiǎo)過氧化(huà)物(wù)的用量,提高製品的抗撕裂(liè)性能,改善壓(yā)縮永 久變形性能,但(dàn)製品收縮率較大。
②擠出製品的硫化。可采用蒸汽加壓硫(liú)化、熱空氣連續硫化、液體硫化(huà)槽連續硫化、鼓式硫化和輻射硫化等方法。前3種方法 較常用。
(2)二段(duàn)硫化
矽橡膠製品經過一段硫化後(hòu),有些低(dī)分子物質存在於(yú)硫化膠中,影響製(zhì)品性(xìng)能。例如,采用通用型硫(liú)化劑(如硫化劑(jì)BP或DCBP )的膠料,經過一段硫化後,其硫化劑分解的酸性物(wù)質量,將增大海綿孔的孔度,降低密度;增大(dà)硫化劑的用量將縮小海綿孔的孔 度(dù),增大密度,產生較厚的孔壁。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
在矽橡膠膠料中加入發泡劑,然後在受壓狀態下加熱硫化(huà)使橡膠發泡,可製得矽橡膠(jiāo)海綿。但必須注意以下幾個問(wèn)題。
(1)應選用其分解產物(wù)不(bú)影響矽橡膠耐熱性的發泡劑(jì)。一般采用(yòng)有機發泡劑如發泡劑BN、尿素等,其分解產物在二(èr)段硫化中 除去。
(2)適當控製硫化(huà)劑和發泡劑(jì)的(de)用量,以使發泡速度與硫化速度(dù)相匹配。增大發泡劑的用量,將增大海綿孔的孔度,降低密 度;增大硫化劑的用量將縮小海綿孔的孔度,增大密度,產(chǎn)生較厚的孔(kǒng)壁。此外,硫化(huà)溫度對海綿的發孔情況也(yě)有很大影響。
(3)硫化劑適當並用可較好地控(kòng)製(zhì)海綿孔(kǒng)度(dù)和密度。通(tōng)常硫化劑DBPMH與BP或TBPB與DCBP並(bìng)用效果(guǒ)較好。
(4)可采用2號氣相法白炭黑或2號(hào)氣相法白炭黑與沉澱法白炭黑並用作補強劑。應嚴格(gé)控製膠料(liào)的塑性值(zhí),塑性值過大(dà),發 孔時易造成(chéng)過度膨脹,形(xíng)成粗燥(zào)的開孔結構,甚至很多孔(kǒng)破裂;塑性值過小,則發(fā)孔不足,產品較硬。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(jiāo)料(liào)最好當天使用。
(5)發泡劑應均勻分散於膠(jiāo)料中。一般發泡劑粒子(zǐ)易結團,難以分散,可先(xiān)製成生膠/發泡劑母煉膠配比(1∶1),再進行混 煉,以提高分散效果。
(6)采(cǎi)用模壓工藝的膠料,應注意去除膠料(liào)中的氣(qì)泡(pào),防(fáng)止破壞海綿結構。
用於模壓海綿製品的膠料,經混煉出片後,應根據(jù)模具規(guī)格進行裁料,並在表(biǎo)麵(miàn)塗隔離劑,以備入模硫化。一(yī)般用滑石粉作隔 離劑(jì),也(yě)可用白炭黑。
矽橡膠海綿模型製品的定型硫化有兩種方法:一(yī)種是一步法,即膠料在模具中一次發孔成一定形狀和尺(chǐ)寸的海綿,二段硫化不 再發孔;另(lìng)一(yī)種是兩步法,即先使(shǐ)膠料在模具中進行短時(shí)間硫化,使(shǐ)其初步發孔(kǒng)並恰好形成一層表麵,然後(hòu)置於烘箱中再發孔成一 定形狀和尺寸。對海綿(mián)薄板(bǎn)來說,前一種的(de)硫化(huà)時(shí)間通(tōng)常為(wéi)15~20min,後一種(zhǒng)的硫化時間(jiān)一般在5min之內。
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