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有(yǒu)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!

發表時(shí)間:2019-01-11

有機矽材質以及工藝不計其數,而至今所屬比較熱門的工藝以及膠種還是(shì)屬於熱硫化加工成型矽橡膠製品,如今在不同行業之中很 多產品被(bèi)矽橡膠材料所代替,而代(dài)替的因素很明了,主要還是(shì)因產品的特性和多方麵的變化和獨(dú)有的性能調配,而矽橡膠製品材料 可分為多方麵功能以及工(gōng)藝進行實際調配,所以對於工藝配合以及生產(chǎn)加工你有了(le)解過嗎?


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熱硫化型矽橡膠是指相對分子質量高(40萬~60萬)的矽橡膠。采用有機過氧化物作(zuò)硫化劑,經過加熱使有機過氧化物(wù)分解產生遊 離基,並與橡膠的有機側基形成交聯,從(cóng)而獲得硫(liú)化膠。

 

  品種及特性

 

  熱硫化型矽橡(xiàng)膠是應用最早的一類(lèi)橡(xiàng)膠,發展至今已有許(xǔ)多品種,按化學組成(chéng)不同分為以(yǐ)下7種:

 

  (1)二甲基矽橡膠(jiāo)

  二甲基矽橡膠(polydimethylsiloxanerubber)簡稱甲基矽橡膠,是矽橡膠中最老的品種。在-60~250℃溫度範圍內能保持良好彈性。由於存(cún)在硫化活性低、工藝性能差、厚壁製品在二(èr)段硫化時易發泡、高溫壓縮變形(xíng) 大等缺點,目前(qián)除少量用於織物塗覆外,已被甲基乙烯基矽橡膠替代。

 

  (2)甲基乙烯(xī)基矽(guī)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(yǎng)烷與少量乙烯基(jī)矽氧烷共聚而成 ,乙(yǐ)烯基(jī)摩爾分數一般為0.001~0.003。少量(liàng)不飽和乙烯基的引入使其(qí)硫化工藝及成品性能,特別是耐熱老(lǎo)化性和高溫抗壓縮變形 有很大改善。在矽(guī)橡膠生產中,甲基乙烯基(jī)矽(guī)橡膠產量最大、應用最廣、品種牌號最多,除大量應用的(de)通用(yòng)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(dī)壓縮永久變(biàn)形矽橡膠、導電矽橡膠、導熱矽(guī)橡膠以及不用二段硫(liú)化矽橡膠、 顆(kē)粒矽橡膠等)也都以其為基礎進行加工配合(hé)。

 

  (3)甲基乙烯基苯基矽橡(xiàng)膠

 

  甲基乙烯基苯基矽橡膠methylvinylphenylpolysiloxanerubber)簡稱苯基矽橡膠,是在乙烯基矽橡(xiàng)膠的分子鏈(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(xiàng)膠,此時,橡(xiàng)膠的(de)硬化(huà)溫 度降到最低值(-115℃),使其具有最(zuì)佳(jiā)的耐低(dī)溫性能(néng),在-100℃以下仍具有(yǒu)彈性。隨著苯基摩爾分數的增大,分子鏈的剛性也增 大,其結晶溫(wēn)度反而上升。

 

  苯基摩爾分數在0.15~0.25時統稱(chēng)為中苯基矽橡膠,具有耐燃特點。苯基摩爾分(fèn)數在0130以上時,統稱為高苯基矽橡膠,具有 優良的耐輻(fú)射性能。苯(běn)基矽橡膠(jiāo)應用在要求耐(nài)低溫、耐(nài)燒(shāo)蝕、耐高能輻射、隔熱(rè)等場合。中苯基和高苯基矽橡膠由於加工困難,物(wù) 理性能較差,生產和應(yīng)用受到一定限製。

 

  (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(jiāo)(fluorosilicorubber), 是在乙烯(xī)基矽橡膠的分子(zǐ)鏈中引入氟代烷基(一般為三氟丙基),具有優良的(de)耐油(yóu)、耐溶劑性能。例如,對於脂肪族、芳香族和氯 化烴類溶(róng)劑(jì),石油基的(de)各種燃料油、潤滑油、液壓(yā)油以及某些合(hé)成油,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(jī)矽橡膠

  亞苯基矽橡膠和亞苯醚基矽(guī)橡膠(phenylenepolysiloxanerubberandphenylatylenesiliconerubber)是在分子鏈中含有亞苯 基或苯醚基鏈節的新品(pǐn)種矽橡(xiàng)膠,是為適應核動力裝置和導(dǎo)航技術的要求而(ér)發展起來的,其主要特(tè)性是拉伸強度較高,耐γ射線、 耐高溫(300℃以(yǐ)上),但耐寒性(xìng)不如低苯基(jī)矽橡膠。

 

  (6)腈(jīng)矽(guī)橡膠

  腈矽橡膠(nitrilsiliconerubber)主要是在分子鏈中(zhōng)引入含有甲基-β-腈乙(yǐ)基矽氧鏈節或甲基-γ-腈丙基矽(guī)氧鏈節的一種彈 性(xìng)體,其主要特點(diǎn)與氟矽橡膠相似,即耐油(yóu)、耐溶劑並具有良好(hǎo)的耐低溫性能。但由於在聚合(hé)條件下存在(zài)引起腈基水解(jiě)的(de)因素,因 此生膠的重複(fù)性差,其應(yīng)用發展受到一定限製。

 

  (7)矽硼橡膠

  矽硼橡膠(jiāo)(boronsiliconerubber)是在分子(zǐ)主鏈上(shàng)含有十硼烷籠形結構的一類新型矽橡膠,具(jù)有高度的耐熱老化性,可在400 ℃下長期工作,在420~480℃下(xià)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(zhòu)飛船中作密封材料。美(měi)國 在60年代末已有矽硼橡膠商品係列牌號,但70年代以後很少報道,其主要原因可能是膠料的工藝性能和硫(liú)化膠的彈性都很差(chà),而且 碳硼的合成十分複雜(zá),毒性大,成本昂(áng)貴。

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  熱硫化型矽橡膠產品以生(shēng)膠(jiāo)或(huò)硫化膠形式出(chū)售(shòu),一般配(pèi)製成具有各種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(一般強度型)。由乙烯基矽橡膠與補強劑等組成,硫化膠物理性能屬中(zhōng)等,是用量最大、通用性最強的一類膠 料。

  (2)高強度型。采用乙烯基矽橡膠或(huò)低苯基矽橡膠,以比表麵積較大的氣相法白(bái)炭黑或(huò)經過改性處理的白炭黑作補強劑,並(bìng) 通過加入適宜的加(jiā)工助劑和特殊添加(jiā)劑等綜合性配合改進措施,改進交聯結構,提(tí)高撕裂強度。

  (3)耐高溫型。采用乙烯基(jī)矽橡(xiàng)膠或低苯基矽橡膠,補強劑的種類和耐(nài)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(réng)具有彈(dàn)性。

  (5)低壓縮永久變形型。主要采用乙烯基矽橡膠,以乙烯基(jī)專用(yòng)的有機過氧化物作硫化劑,當壓縮(suō)率為30%時,在150℃下壓 縮24~72h後的永久變(biàn)形為(wéi)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,選用電絕緣性能良好的(de)氣相法白炭黑為補強劑,具有良好的擠出工藝性能(néng)。

  (7)耐油、耐(nài)溶劑型。主要(yào)采(cǎi)用氨矽橡膠(jiāo),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,添加含鹵或鉑化合物(wù)作阻燃(rán)劑組成(chéng)的膠料,具有良好的抗燃性。

  (9)導電(diàn)型,采用乙烯基矽橡膠,以乙炔炭黑或金(jīn)屬粉末作填料(liào),選(xuǎn)擇高溫硫化或加成型硫化方法,可得到體積(jī)電阻率(lǜ)為2.0 ~100Ω·cm的矽橡膠。

  (10)熱收縮型。乙烯基(jī)矽橡膠(jiāo)中加入具有一定熔融溫(wēn)度或軟化溫度的熱塑(sù)性材料,矽橡膠膠料的熱(rè)收縮率(lǜ)可達35%~50%。

  不用(yòng)二段硫化型。采用(yòng)乙(yǐ)烯基質量分數較高的乙烯基矽橡膠,通過控製生膠和配合劑(jì)的pH值,加入(rù)特殊添加劑製得。

  (11)海綿型。在乙烯基矽(guī)橡膠中加入亞硝基化合物、偶氮和重氮化合(hé)物等有機發泡劑,可製得發泡(pào)均勻的海綿。

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  除此之外(wài),國外尚有導熱型矽橡膠、熒光型矽橡膠及醫用級矽橡膠製品等品種出售。

 

  隨著矽膠用途的不斷開發,膠料的品種牌號日漸增多,過多(duō)的(de)牌號會造成生產、貯運和銷售工作(zuò)的混(hún)亂。有(yǒu)些矽橡膠廠家已相應地將多個品(pǐn)種分成幾種典型的基礎膠和幾種特性添加劑(包括顏料、硫化劑等)出售,使用者根(gēn)據需要,按一定配方和混合技術分別配伍,即得最(zuì)終矽膠產品。這種方法不但使品種簡(jiǎn)單明了,而且生(shēng)產批量大,質(zhì)量穩定,成本降低,也提高了競爭性(xìng)。

 

  2.配(pèi)合

 

  熱硫化型矽橡膠的配合劑主要包(bāo)括補強劑、硫化劑和某些特(tè)殊的助劑,一(yī)般隻需有5~6個組分即可組成實用配方。配方設計應 考慮以下幾點:

  (1)矽橡膠為飽和(hé)度高(gāo)的生膠,通常不能用硫黃硫(liú)化,應采用有機過氧化物作硫化(huà)劑,因此膠料中不得(dé)含有能與過氧化物分 解產物發生作用的活性物質(如槽(cáo)法炭(tàn)黑、某些有機促進劑和防老劑等),否則會(huì)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持穩定,通常(cháng)選用無機氧(yǎng)化物作為補強劑。

  (3)矽橡膠在微量酸或堿等化學試劑的作用下易引起矽氧烷鍵的裂解和重排,導致矽橡膠耐(nài)熱性的降低。因此在選用配合劑 時必須考慮其酸堿(jiǎn)性及過氧化(huà)物分解產物(wù)的酸性,以免影響硫化膠的性能(néng)。

 

  生膠的選擇

  對於使用溫度要(yào)求(qiú)一般(-70~250℃)的矽橡(xiàng)膠製品,都(dōu)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(dī)苯基矽橡膠;當製(zhì)品要求耐高低溫(wēn)又(yòu)需耐燃油或溶劑時,則應當采用氟矽橡(xiàng)膠(jiāo)。

 

  硫化劑(jì)和硫化機理

  硫化劑

  用於熱硫化矽橡膠的硫化劑(jì)主(zhǔ)要(yào)包(bāo)括有機(jī)過氧化物、脂肪族偶氮化合物、無機化合物和高能射線等,其中最常用的是有機過氧 化(huà)物。這是因為有(yǒu)機過氧化物一般在室溫下(xià)比較穩定,但在較高的硫化溫度下能(néng)迅速(sù)分解產(chǎn)生自由基,從而使矽橡膠產生交聯。矽 橡(xiàng)膠常用(yòng)硫化劑如(rú)表3所示。

 

  這(zhè)些過氧化物按其活性高低可以分為兩類:一類是通用型(xíng),活(huó)性較高,對(duì)各種矽橡膠均能起硫化作用;另一類是乙烯基專(zhuān)用型 ,因其活性較低,僅能夠對含乙(yǐ)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(liào)類型(xíng)和用量、加(jiā)工工藝等多種因素的(de)影響,隻要能達到所需的交聯度,應盡量(liàng)少用硫化劑。 對於乙烯基矽橡膠(jiāo)(乙烯基摩爾(ěr)分數為0.0015)模壓製品用(yòng)膠料(liào)來(lái)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。

 

  隨著乙烯基質量分數的增大,過氧化(huà)物用量應減小。膠漿、擠出(chū)製品膠料及膠粘劑用膠料中過氧化物用量應比模壓用膠料中的(de) 大。某些場合下采用兩(liǎng)種(zhǒng)過氧化物(wù)並用,可減小硫化劑用量,並可適當降低硫化溫度,提高硫(liú)化效應。

 

  硫化機理

  矽橡膠以過氧化物硫化時,過氧化物對矽橡(xiàng)膠的交聯是在兩個活化的甲基(jī)或(huò)乙烯基之間通過自由基反應進行的。二甲基矽橡膠 的(de)交聯按(àn)下列反應式進行:

 

  乙烯(xī)基矽橡(xiàng)膠的交聯按下列反應(yīng)式進行:

  矽橡(xiàng)膠(jiāo)除常用上(shàng)述過氧化物硫化外,還可用高能射線進行輻射硫化。輻射硫化也是按自由基機(jī)理進(jìn)行的,當生膠(jiāo)中的乙烯基摩 爾(ěr)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。

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  補(bǔ)強劑及相關的機理

  未經補強的矽橡(xiàng)膠硫化膠強(qiáng)力很低,隻有0.3MPa左右,沒有實際使用價(jià)值。加入適(shì)當的補強劑可使矽橡膠硫化(huà)膠的強度達到 3.9~9.8MPa,這對提高矽橡膠的性能,延(yán)長製品的使用壽(shòu)命是極其重要的。矽橡膠補強填充(chōng)劑的(de)選擇要考慮(lǜ)到矽橡膠的高溫使用及 用過氧化物硫化(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(bǔ)強填充劑按其補強效果的不(bú)同可分為補強性填充劑和弱補強性填充劑,前者的粒(lì)徑為10~50nm,比表(biǎo)麵(miàn)積為70~ 400m2·g-1,補強效果較好;後者粒(lì)徑為300~1000nm,比表麵積在30m2·g-1以下,補強效果較差。

 

  補強填充劑

  矽橡膠的補強填充劑主要是指合成二氧化矽,又稱白炭黑。白炭黑可分為氣相法白炭黑和沉澱法白炭黑。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的機械強度高、電性能好(hǎo),並可與其它補(bǔ)強劑或弱補(bǔ)強劑並用,製(zhì)備不同使用要 求的膠料。

 

  與用氣相法白炭黑補強的矽橡膠膠料(liào)相比,用沉澱法白炭黑補(bǔ)強的膠料機械強度(dù)稍低,介電性能(特別是受潮後的介電性能) 較差,但耐熱老化(huà)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(dú)使用沉澱法白炭黑或與氣相法(fǎ)白(bái)炭黑(hēi)並用。

 

  用處理過(guò)的白炭黑作補強劑,膠料的機械強度較高(gāo),混煉(liàn)和返煉工藝性能好(hǎo),硫化(huà)膠的透(tòu)明度(dù)也好(hǎo),因此廣(guǎng)泛用在(zài)醫用製品(pǐn)中 。此外(wài),這種膠料的粘合性好,溶解性優良,可用於粘(zhān)著和製作(zuò)膠漿。

 

  弱補強填充劑(jì)

  弱補強(qiáng)填充劑也可稱作惰性填料,對矽橡膠補強作用很小(xiǎo),它(tā)們在矽(guī)橡膠中一般不單獨(dú)使用,而是與白炭黑並(bìng)用,以調節矽橡 膠的硬度,改善膠料的工藝性能和硫(liú)化膠的耐(nài)油性(xìng)能及耐溶劑性能,降低膠料的成本。常用的(de)弱補強劑有(yǒu)矽藻土、石英粉、氧化鋅(xīn) 、三氧化二鐵、二氧化(huà)鈦、矽酸鋯和碳酸鈣等。

 

 

 

  矽橡膠常(cháng)用補強劑(jì)的用量和物理性能如表4所示。

  助劑

  (1)結構控製劑

  采用氣相法白炭(tàn)黑補強的矽橡膠(jiāo)膠料貯存過程中會變硬,塑性值下降,逐漸失去加工工藝性能,這種現(xiàn)象稱(chēng)作(zuò)結構化效應 。為防止和減弱這種結構化傾向而加入的配(pèi)合劑稱為結構控(kòng)製(zhì)劑。結構控製劑通常為(wéi)含有羥(qiǎng)基或硼原子的低分子(zǐ)有機矽化 合物,常用的有二苯基矽二醇、甲基苯基(jī)二乙氧基矽烷(wán)、四甲基亞乙基二氧二甲基矽烷、低分子(zǐ)羥(qiǎng)基矽油(yóu)及矽氮烷等。

 

  (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化二鐵, 一般用量為3~5份;其它(tā)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)的噴霧炭黑也能起到提高耐熱性 的作用。通常在(zài)250~300℃的溫度範圍內進(jìn)行熱空氣(qì)老化,才能顯示出這些(xiē)添加劑(jì)的作用。

 

  (3)著色劑

  矽橡膠常用著色劑如下:

  氧化鐵(三氧化二鐵) 紅色

  鎘黃(huáng)(二氧(yǎng)化鎘) 黃色

  鉻綠(三氧化二鉻) 綠色

  炭(tàn)黑 黑色

  鈦白(二氧化鈦(tài)) 白色

  群青 藍(lán)色

 

  (4)其(qí)它

  在製備矽(guī)橡膠海綿製品時必須加入發泡劑,矽橡膠常用的發泡劑有N,N2二亞硝基五亞甲基(jī)四(sì)胺和(hé)偶氮二甲酰胺等。橡膠膠料中 加(jiā)入少量(一般少於1份)四氟乙烯(xī)粉,可改善膠料的壓延工藝性能及成膜性,提高硫化膠(jiāo)的撕裂強度。硼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(shù)一般為0.10左右)高乙 烯基矽油,膠料經硫化後,抗撕裂性能(néng)可提高至(zhì)30~50kN·m-1。常用乙烯基(jī)矽橡膠和氟橡膠配方及物理性能見表5。

 

  加(jiā)工

  矽橡膠(jiāo)可采用普(pǔ)通橡(xiàng)膠加工設備進行加工,但應注意:①加(jiā)工過程保持清潔,不能混有(yǒu)其它橡膠(jiāo)、油汙或雜質,否則會影響矽 橡(xiàng)膠的硫化及(jí)性能;②矽膠製品需在烘箱中進行較長時間熱空氣二段硫化,以改善硫(liú)化膠的性能。

 

    混煉

  矽(guī)橡膠生膠比較柔軟,具有一定的可塑性(xìng),可不經塑煉而直(zhí)接采用開煉機或密(mì)煉機進行混煉(liàn)。混(hún)煉方法可有以下幾種:

 

  (1)開煉機混煉

  雙輥開煉機輥筒速比以(1.2~1.4)∶1為宜,快(kuài)輥在後(hòu),較高的速比導致較快的混煉,低速比可使(shǐ)膠片光滑。輥筒必須通有(yǒu) 冷(lěng)卻水,混煉溫度宜(yí)在40℃以下,以防(fáng)止焦燒或硫(liú)化劑的揮發損失。混煉時開始輥距較小(xiǎo)(1~5mm),然後逐步增大。加料和操作 順序:生膠(包(bāo)輥)-補強填充劑-結(jié)構(gòu)控製劑(jì)-耐熱助劑-著色劑-薄通5次-下(xià)料,烘箱(xiāng)熱處理-返煉-硫化劑-薄通(tōng)-停放過(guò)夜-返煉- 出片。膠料也可不經烘箱熱處理,在加入耐熱助劑後,加入硫化劑再薄通,停放過夜返煉,然後再停放數天返煉出(chū)片使用。混煉時 間為20~40min。

 

  矽橡膠在加入煉膠機時(shí)包慢輥(前(qián)輥),混煉時(shí)則(zé)很快包快輥(後輥),煉膠時(shí)必須能(néng)兩麵操(cāo)作(zuò)。由於矽橡(xiàng)膠膠料比較軟,混 煉時可用普通膩子刀操作,薄通時不能像普通橡膠(jiāo)那樣拉下薄片,而(ér)采用鋼(gāng)、尼龍或耐磨塑料刮刀刮下(xià)。

 

  為便於清理和防止潤滑油漏入膠內,應采用活動膠板。氣(qì)相(xiàng)法白(bái)炭黑易飛揚,對人體有害,應采取相應的保護措施。如果(guǒ)在混 煉時直接使用粉狀過氧化物,必須采取防爆措施,最好使用膏(gāo)狀過氧化物(wù)。

 

  (2)密煉機(jī)混煉

  用實驗室2L密煉機(jī)混煉時,混煉時間為6~16min。混煉無特殊困難。當裝(zhuāng)料係數為0.74時(shí),采用Φ160mm開煉機混煉也能正常(cháng) 進行(háng)。排料溫度(dù)與補強填充(chōng)劑的(de)類型有(yǒu)關,當(dāng)采用弱補強性(xìng)填充劑和沉澱法白炭黑(hēi)時,排膠溫度(dù)在50℃以下(xià);當使用(yòng)氣相法白炭黑 時排(pái)膠溫度為70℃左右。

 

  (3)膠料停放和(hé)返煉

  矽橡膠膠料混(hún)煉結束後,停放時間應不少於(yú)24h,以使各種配合劑(特別是結構控製劑)能與生(shēng)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(liàn)。返煉(liàn)采(cǎi)用開煉(liàn)機,開始時輥距較大(3~5mm),此時膠料較硬,表麵呈皺(zhòu)紋狀,包在前輥上 。隨著返煉時間的延長,膠料逐漸變軟(ruǎn);慢慢縮(suō)小輥(gǔn)距(0.25~0.5mm),膠料很快包在(zài)後輥上。待膠料變軟,表(biǎo)麵光(guāng)滑平整後, 即可下料出片。返(fǎn)煉(liàn)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(gè)種不同形狀(zhuàng)和尺寸的製品(pǐn),其加工設(shè)備和工具基本上與普通橡膠相 似。

  出機一(yī)般是(shì)用Φ30或(huò)Φ65mm的單螺紋螺杆,長徑比(bǐ)為(10~12)∶1效果較好。擠(jǐ)出時盡量保持低溫,以不超過40℃為宜,故(gù) 機筒和螺杆均須(xū)通冷(lěng)卻(què)水。對質量要求(qiú)較高的產品(pǐn)可在靠近機(jī)頭部(bù)分加裝80~140目濾網,以除去(qù)膠料中的雜質,改善擠(jǐ)出質量。

 

  矽橡膠擠出(chū)半(bàn)成品柔軟而易變形,因此必須立即進行硫化(huà)。最常用的方法是熱空氣連續硫化;電線、電纜工業通常用高壓蒸汽 連續硫化(huà)。如在擠出(chū)後不能連續硫化,為防止變形,擠出後應立即用圓盤、圓鼓或輸送帶接取,用滑石粉(fěn)隔離以(yǐ)免(miǎn)相互粘結。若發 現膠料過軟而不(bú)適於擠出(chū)時,可在(zài)膠料中再混入3~5份氣相法白(bái)炭黑。

 

  用於擠出的膠料配方,其硫化劑用量應比模壓製(zhì)品的適當增(zēng)大,矽橡膠的擠出速度低於其它橡膠,當要求與其它橡(xiàng)膠達(dá)到(dào)相同 擠出速度時,應采用較高的螺杆轉速。

 

  壓延(yán)

  壓(yā)延機一般采用立式(shì)三輥壓延機。用於(yú)生產膠片時,中輥是固定的,中輥轉速比上輥(gǔn)快(kuài),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,上輥溫度為50℃,中輥應保持為室溫,下輥用冷卻水(shuǐ)冷卻。壓延速度一般(bān)為60~7500px·min-1,不 宜過快(kuài),先(xiān)以低速調整輥距(中、下輥),以保證一定的壓延厚度,然後再提高至正常速度進行連續操作。

 

  當三輥壓延機用於矽橡膠貼膠和(hé)擦膠時,織物替代了墊(diàn)布(聚酯薄(báo)膜)在中輥和下輥之間通過。三(sān)輥壓延機隻適用於單麵覆膠 ,長期(qī)生產時應采用四輥壓延機。

 

  用於壓(yā)延的膠料(liào)必(bì)須正(zhèng)確控製其返煉程度(dù),最好在煉膠機上先不充分返煉,以期(qī)在壓延過程(chéng)中獲得足夠(gòu)返煉,這樣可以(yǐ)避免膠 料在壓延過程中因返煉過度而粘輥。膠料配方對壓延也有一定的影響,采(cǎi)用補強性填充劑的膠料壓延工(gōng)藝性能較好。

 

  塗膠

  塗膠是指把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(zhì)品的強力和屈撓性能,使織物耐潮(cháo),以製造耐高 溫的電絕緣材料(liào)等。

 

  (1)膠漿製備

  供製膠漿用(yòng)的矽橡膠膠料其硫化劑多(duō)采用過氧化二苯甲酰(BP),用量比一般模(mó)型製品稍大。補強填充劑若采用氣相法白炭黑 ,用量不(bú)宜超過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。

  混煉膠經充分返煉後下薄片,然後剪成小塊,置於溶劑中浸泡過夜,采用攪拌(bàn)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(jiāo)漿應保存在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(bō)璃(lí)布、尼(ní)龍和聚酯等。其中玻(bō)璃布因具有耐熱性好、強度高和吸濕性低等特點應用較(jiào)多。 玻璃纖維在拉絲過程(chéng)中薄膜塗有石蠟(là)潤滑劑(占織物質量的0.2%~0.5%),在硫化溫度下易揮發,影響(xiǎng)膠料與織(zhī)物的結(jié)合(hé),必須在 塗膠前(qián)進行脫蠟(là)。尼(ní)龍和聚酯的熱變形較大,影響橡(xiàng)膠和織(zhī)物的結合(hé),為此在塗膠前須進行熱定型(xíng),即將織物在一定牽伸下,進行 短時間熱處理,尼龍的處理溫(wēn)度(dù)為170~175℃,聚酯(zhǐ)處理溫度為215~220℃。

 

  (3)塗膠

  織(zhī)物經預處理後,還要進行表麵膠粘劑處理,然後才可(kě)塗膠。膠粘(zhān)劑是一種由烷氧基矽(guī)烷(wán)、硼酸酯、硫(liú)化劑(jì)和溶(róng)劑(乙酸(suān)乙(yǐ)酯(zhǐ) 或乙醇)組成的(de)溶(róng)液。

  織物經膠粘劑表麵處(chù)理(lǐ)後,即可用塗膠機將(jiāng)膠(jiāo)漿均勻塗在織物(wù)上,然後經(jīng)幹燥、硫化即成。硫化一(yī)般(bān)分兩段進行:一段溫度為(wéi) 120~130℃,二段溫度為230℃。塗層的厚度(dù)可以通過(guò)改變膠液的粘度或調節織物通過(guò)塗膠槽(cáo)的速度來(lái)控製。

 

  粘(zhān)合

  矽橡膠能與很多材料,包括金屬、塑料、陶瓷、纖維(wéi)、矽橡膠(jiāo)本身以及其它一(yī)些橡膠粘合(hé),采用能與矽橡膠本身同時硫化的膠 粘劑(jì)可使矽橡膠與被塗層(céng)之間獲得最好粘(zhān)合。

 

  矽橡膠硫(liú)化膠之間(jiān)的粘合一般采用(yòng)膠粘劑。常用膠粘劑配(pèi)方舉(jǔ)例如下(xià):乙烯基(jī)矽橡(xiàng)膠 100;氣相法白炭黑 35;三氧化二鐵  5;硼酸正丁酯(zhǐ) 3;膏狀硫(liú)化劑DCBP 3。

 

   硫化

  矽橡膠硫化工藝不是(shì)一次完成,而是分兩個階段進行的,膠料在加壓下(xià)(如模壓硫(liú)化、硫化罐直(zhí)接蒸汽硫化等)或常壓下(如 熱空氣連續硫化)進行加熱定型,稱為一(yī)段硫化(或定型硫化);在烘箱中高溫硫化,以進一步穩定硫化膠各(gè)項物理性能,稱為二(èr) 段硫化(huà)(或後硫化)。

 

  (1)一段硫(liú)化

  ①模型製品硫化。可采(cǎi)用平板硫化、傳遞模壓硫化和注壓硫(liú)化。硫化條件如表6所示。

  矽(guī)橡(xiàng)膠製品硫化時,一般不(bú)使用脫模劑,應迅速裝料、合模、加壓,否則容易焦燒,特別是含有硫(liú)化(huà)劑BP和DCBP的膠料(liào)。傳遞 模壓硫化是一種加(jiā)工矽橡膠膠料應用較廣泛的工藝,與每(měi)模單孔的平板硫化比較,其優點是加工周期短,並(bìng)能硫化複雜的特(tè)別是帶 有插(chā)入物和銷釘的橡膠件。與注(zhù)壓硫化比較,設備成本較低。

 

  注壓硫化模製品,可(kě)提高勞動生產率,降低勞動強度,同時還可以減小過氧化物的(de)用量,提高製(zhì)品的抗撕(sī)裂性能,改善壓(yā)縮永(yǒng) 久變形性能(néng),但製(zhì)品收縮(suō)率較大。

  ②擠出製品的硫化。可(kě)采用蒸汽加壓硫化、熱空氣連續硫化、液體(tǐ)硫化槽(cáo)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)二段硫化

  矽橡膠製品(pǐn)經過一段(duàn)硫化(huà)後,有些低分子物質(zhì)存在於硫化膠中,影響製品性能。例如,采用通(tōng)用(yòng)型硫化劑(如硫(liú)化劑BP或DCBP )的膠料,經過一段硫化後,其硫化劑分解的酸性(xìng)物質量,將增大海綿孔的孔度,降低密度;增大硫化劑(jì)的用量將縮小海綿孔的孔 度,增大密度,產生較厚的孔(kǒng)壁。此外,硫化溫度(dù)對海(hǎi)綿的發孔情況也有很大影響(xiǎng)。

 

  發泡

  在矽橡膠膠料中加入發泡劑,然後(hòu)在受壓(yā)狀態下加熱硫化使橡膠發泡,可製得矽橡膠海綿。但必須(xū)注意以下幾個問題。

 

  (1)應選用其分解產物不影響矽橡(xiàng)膠耐熱性的發泡劑。一般采用有機(jī)發泡劑如發泡(pào)劑BN、尿(niào)素等,其分解產物在二段硫化中 除去。

  (2)適當控製硫化劑和發泡劑的用量(liàng),以使發泡速度與硫化速度相匹配(pèi)。增(zēng)大發泡劑的(de)用(yòng)量,將增大海綿孔的孔度,降(jiàng)低密 度;增大硫化(huà)劑(jì)的用量將縮小海綿孔的孔度(dù),增大密(mì)度,產生較厚的孔壁。此外,硫化溫度對海綿的(de)發(fā)孔情況也有很大影響。

  (3)硫化(huà)劑(jì)適當並用可較好(hǎo)地控製海綿孔(kǒng)度和密度。通常硫化劑DBPMH與BP或TBPB與DCBP並用效果較好。

  (4)可采用(yòng)2號氣相法白炭黑或2號氣相法白炭黑與沉(chén)澱法白炭黑並(bìng)用作補強劑。應嚴(yán)格控製膠料的塑性值,塑性(xìng)值過大(dà),發 孔時易造成過度膨脹,形成粗燥的開孔結構,甚至很多孔破裂;塑性值過小,則(zé)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(yì)控製塑(sù)性值,返煉的膠(jiāo)料最好當天使用。

  (5)發泡劑應均勻分散於膠料中。一(yī)般發泡劑粒子(zǐ)易結團,難以(yǐ)分散(sàn),可先製成生膠/發泡劑母煉膠配比(1∶1),再進(jìn)行混 煉,以提高分散效果。

  (6)采用模壓(yā)工藝的膠料,應注意去除膠料中(zhōng)的氣泡,防止破壞(huài)海綿(mián)結構。

 

  用於模(mó)壓海綿製品的膠料,經混煉出片後,應(yīng)根據(jù)模具規格進行裁(cái)料,並在表麵塗隔離劑,以(yǐ)備入模硫化。一般用滑石粉作隔 離劑(jì),也(yě)可用白炭黑。

  矽橡膠海綿模型(xíng)製品的定型硫化有兩種方法:一種是一步法,即(jí)膠(jiāo)料在模具中一次發孔成(chéng)一(yī)定(dìng)形狀和尺寸的(de)海綿,二段硫化不 再發(fā)孔;另(lìng)一種(zhǒng)是兩步法,即先使膠料(liào)在模具中進行短時(shí)間硫化,使其初(chū)步發孔並恰好(hǎo)形成(chéng)一層表麵,然後置於烘箱中再發孔成一 定形狀和尺寸。對海綿薄板來說,前一(yī)種(zhǒng)的硫化時間通常為15~20min,後一種的硫化(huà)時(shí)間(jiān)一般(bān)在5min之內(nèi)。


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