高溫熱(rè)硫化矽橡膠製品—輔助劑(jì)選擇與硫化機理!
發表時間:2019-04-15
都說矽膠製品的使用效果與(yǔ)拉伸韌性都比較好,但是(shì)如沒(méi)有一定的配合機理與促進(jìn)劑那麽產(chǎn)品的使用效果也未必能(néng)達到你所想象的這麽好(hǎo),所以(yǐ)很多的矽膠(jiāo)日用品,矽膠(jiāo)密封件都都(dōu)需要一定(dìng)的輔助用劑才能達(dá)到效果,矽膠產品的配(pèi)合劑(jì)主要包括補強劑(jì)、硫化劑和某些特殊的助劑,一般(bān)隻需有5~6個組分即可組成(chéng)實用配方。配方設計應(yīng)以下幾(jǐ)點:

1、矽橡膠為飽和度高的生膠,通常不能用硫黃硫(liú)化,采用有機過氧化物作硫化劑,因此膠料中不(bú)得(dé)含(hán)有能與過氧化物分(fèn)解產物發生作(zuò)用的(de)活性物質(如槽法炭黑、某些有(yǒu)機促進劑和防老劑等),否則會影(yǐng)響(xiǎng)硫化。
2、矽橡膠製品一般在高溫(wēn)下使用,其配(pèi)合劑應在高溫(wēn)下保持穩定,通(tōng)常(cháng)選用無機氧化物作為補強劑。
3、矽橡膠在(zài)微量酸或堿等化(huà)學試劑(jì)的作用下易引起矽氧烷鍵的裂解和重排,導致(zhì)矽橡膠耐熱(rè)性的降低。因此在選(xuǎn)用配合劑時必須考慮其酸堿性及過氧化物分解產物的酸性,以免影響(xiǎng)硫化膠的性能(néng)。

生膠的選擇
對(duì)於使用溫度要求(qiú)一般(-70~250℃)的矽橡膠製品,都可采(cǎi)用乙烯基矽橡膠;當對(duì)製品的使用溫度要求較高(-90~300℃)時,可采用低苯基矽橡膠;當產品要求耐高低溫又需耐燃油或溶劑時,則應當采用氟(fú)矽膠製品。

硫化劑和硫化機理
1、硫化劑
用於熱硫化矽橡膠的(de)硫化劑主(zhǔ)要包括有機(jī)過氧化物、脂肪(fáng)族偶氮化合物、無機化合物和高能射線等,其中最(zuì)常用的是有機過氧化物。這是因為有機(jī)過氧化物一般在室溫下比較穩定,但在較高的硫(liú)化溫度下能迅速分解產生自由基,從而使矽橡膠產生交(jiāo)聯。
這些過氧(yǎng)化(huà)物按其活性高低可以分為兩類:一類是(shì)通(tōng)用型,活性較高,對各種矽橡膠均(jun1)能起硫化(huà)作用;另(lìng)一(yī)類是(shì)乙烯基專用型,因其活(huó)性較低,僅能夠對含乙烯基的(de)矽(guī)橡膠起硫化作用。
2、硫(liú)化機理
矽橡膠以過氧化(huà)物硫化時,過氧化物對矽橡膠的交聯(lián)是在兩個活化(huà)的(de)甲基或(huò)乙(yǐ)烯基之間通過(guò)自(zì)由基反應進行的。
矽橡膠除常用上述過氧化物硫(liú)化外,還可用高能射線進行輻射硫化。輻射硫化也是按自由基機理進行(háng)的,當生膠中的乙烯基摩爾分數較高(0.01)或與其(qí)它橡膠並用時,也可以用硫黃硫化,但性(xìng)能極差。
3、補強劑及相(xiàng)關的機理
未經補強的矽橡膠硫(liú)化(huà)膠強力很低,隻有0.3MPa左右,沒有實際使用價值。加入適當的補強(qiáng)劑(jì)可使矽橡膠硫化膠的(de)強度達到3.9~9.8MPa,這對提高矽橡膠的(de)性能,延長製品的使用壽命是極其重要的。矽橡膠補強填充劑的選擇要考慮到矽橡膠的高溫使用(yòng)及用過氧化物硫化(特別是用有酸堿性的物質)對(duì)矽橡膠(jiāo)的不利影響(xiǎng)。
矽橡膠製品用的補強(qiáng)填充劑按其(qí)補強效果的不同可分為補強性填充劑和弱補強性填充劑(jì),前者的粒徑為10~50nm,比表麵積(jī)為70~400m2?g-1,補強效果較好;後者粒徑為300~1000nm,比表麵(miàn)積在30m2?g-1以下,補強效果較差。
矽(guī)橡膠的補強填(tián)充(chōng)劑(jì)主要(yào)是指合成(chéng)二氧化矽,又稱白炭黑。白炭黑可(kě)分為氣相(xiàng)法白炭黑和沉澱法白炭(tàn)黑。氣相法白炭黑為矽橡膠最常用的補強劑之一,由它補強的膠料其硫化膠(jiāo)的機械強度高、電性能好,並可與其它補強劑或弱補強(qiáng)劑並用,製備不同使用要求的(de)膠料。
與用氣相(xiàng)法白炭黑補強的(de)矽橡膠膠料相比,用沉澱(diàn)法白炭黑補強的膠料機械強度稍低,介(jiè)電(diàn)性能(特別是受潮(cháo)後的(de)介電性能)較差,但耐熱老化性能較好,混煉(liàn)膠的成本低。對矽膠製品的(de)機械強度要求不高時,可單獨使用沉澱法白炭(tàn)黑或與氣相(xiàng)法白炭黑(hēi)並用。

4、助(zhù)劑
(1)結構控製劑(jì)
采用氣相法白炭黑補強的矽橡膠膠料貯存過程中會變硬,塑性值下降,逐(zhú)漸(jiàn)失(shī)去加工工藝性能(néng),這種現象稱(chēng)作“結(jié)構化”效應。為防止和減弱這(zhè)種“結構化”傾向而加入的配合劑稱為“結構控製劑”。結構控製劑通常為含有羥基或硼(péng)原子的低分子有機矽化合物,常用的有二苯基(jī)矽二醇、甲基苯基二乙氧基矽烷(wán)、四甲(jiǎ)基亞乙(yǐ)基二氧二甲基矽烷、低分子羥基矽油及矽氮烷(wán)等。
(2)耐熱添加劑
加入某些金屬氧化物或其鹽以及某些元素的有機(jī)化合物,可大大改善矽橡(xiàng)膠的熱空氣老化性能,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(shǎo)量(少於1份)的噴霧炭黑也能起到提高耐熱(rè)性(xìng)的作用。通常在250~300℃的(de)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(jiāo)常用著色劑如(rú)下(xià):氧化鐵(三氧(yǎng)化(huà)二鐵)紅色、鎘(gé)黃(二氧化鎘)黃色、鉻綠(三氧化二鉻)綠色、炭黑黑色、鈦白(二氧化鈦)白、群青藍色。
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