高溫(wēn)熱硫化矽橡膠製品—輔助劑選擇與硫化機理!
都說矽膠製品的使用效果與拉伸韌性都比較好,但是如沒有一定的配合機理與促進劑那麽產品的使用效果也未必能達到你所想象的這麽好,所以很多的矽膠日用品,矽(guī)膠密封件都都需要一定的輔助用劑才能達到效果,矽膠(jiāo)產品的配合劑(jì)主要包括補強劑、硫化(huà)劑和某些特殊的助(zhù)劑,一般隻需有5~6個組分(fèn)即可(kě)組(zǔ)成實用配方。配(pèi)方(fāng)設計應以下幾點:

1、矽橡膠為飽(bǎo)和度高(gāo)的生膠,通常不能用硫黃硫化,采用有機過氧化物作硫(liú)化劑,因此膠料中不得含(hán)有能(néng)與過(guò)氧化物分解產物發生作用的活性物質(如(rú)槽法炭黑、某些有機促(cù)進劑和(hé)防老劑等),否則會影響(xiǎng)硫化。
2、矽橡膠(jiāo)製品一般在高溫(wēn)下使用,其配合劑應在高溫下保持穩定,通常選(xuǎn)用無機氧化物作為補強劑。
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(dǎo)致矽橡膠耐熱性的降(jiàng)低。因此在選用配(pèi)合劑時必須考慮其酸堿性及過氧化物分解產物的酸(suān)性,以(yǐ)免影響硫化膠的性(xìng)能。

生(shēng)膠的選擇
對於使用溫度要求一般(-70~250℃)的矽橡膠製品,都可采用乙烯基矽橡膠;當對製品(pǐn)的使用溫(wēn)度要(yào)求較(jiào)高(-90~300℃)時,可采用低苯基矽橡膠;當產品要求(qiú)耐高低溫又需耐(nài)燃(rán)油或溶劑(jì)時,則應當采用氟矽膠(jiāo)製品。

硫化劑和硫化機理
1、硫化劑
用於熱硫化矽(guī)橡膠的硫化(huà)劑主要包括有機過(guò)氧化物、脂肪族偶氮化合物、無機化合物和高能射線等,其中最常(cháng)用的是有機過氧化物。這是因為有(yǒu)機過(guò)氧(yǎng)化物一般在室溫下比較穩定,但在較高的硫化(huà)溫度(dù)下能迅速分解產生自由基(jī),從而使矽橡膠產生交(jiāo)聯。
這些過氧化物(wù)按其(qí)活性高低可以分為兩類:一類是(shì)通用型,活性較高(gāo),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作用。
2、硫化(huà)機(jī)理(lǐ)
矽橡膠以(yǐ)過氧化物硫化時,過氧化物對矽橡膠(jiāo)的交聯是在兩個活化的甲(jiǎ)基或乙(yǐ)烯(xī)基之間通過自由基反應進行的。
矽橡膠除(chú)常用上述過氧化物硫化外,還可用高能射線進(jìn)行輻射硫化。輻射硫化也是(shì)按自由基機理進行(háng)的,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(kě)以用硫黃硫化,但性能極差。
3、補強劑及相關的機理
未經(jīng)補強的矽橡膠硫化膠強力很低,隻有(yǒu)0.3MPa左右,沒有實際使用價值。加入適當的補強劑可使矽橡膠硫化膠的強度達到3.9~9.8MPa,這對提(tí)高矽橡膠的性能,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(yào)考慮到(dào)矽橡膠的高溫使用及用過氧化物硫化(特(tè)別是(shì)用有酸堿性的物質)對矽橡膠的不利影響。
矽橡膠製品用的補強填充劑按其補強效果的不同可分為補強(qiáng)性填充(chōng)劑和弱補強性(xìng)填充劑,前者的粒徑為10~50nm,比表(biǎo)麵積為70~400m2?g-1,補強效果較好;後者粒徑為300~1000nm,比表麵積(jī)在30m2?g-1以下,補強效果較差。
矽橡膠的補強填充劑主要是指合成二氧化矽,又稱白(bái)炭黑(hēi)。白炭(tàn)黑(hēi)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(jì)之一,由它補(bǔ)強的膠料其硫化膠的機械強度(dù)高、電性能好,並可與其它補強劑或弱補強劑並用,製(zhì)備不同使用要求的膠料。
與用(yòng)氣相法白(bái)炭黑補強的矽橡膠膠料相比,用沉澱法白炭黑補強(qiáng)的膠料機械強度(dù)稍低,介電性能(特別是受潮後的介(jiè)電(diàn)性能)較差,但耐熱老化性能較好,混煉膠的成本低(dī)。對矽膠製品的機械強度要求不高時,可單獨使用沉澱法白炭黑或與氣相法白炭黑並用(yòng)。

4、助劑
(1)結構控製劑
采用氣相法白炭(tàn)黑補強的矽橡膠膠料貯存過程中會變硬,塑性值下降,逐漸失去(qù)加工工藝性能,這種現象稱作“結構化”效應。為防止和減弱這種“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原子的低分子有機矽化(huà)合物,常用的有二苯基矽二醇、甲基苯基二乙(yǐ)氧基矽烷、四甲基亞(yà)乙基二氧二甲基矽烷、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鹽(yán)以及某些元素的有機化合物,可大大改(gǎi)善矽橡膠的熱空氣老(lǎo)化性能,其中最常用的為三氧化二(èr)鐵(tiě),一般用量為3~5份;其它如錳、鋅、鎳和(hé)銅等金(jīn)屬氧化物(wù)也有類似的效果。加入少量(少於(yú)1份)的噴霧炭黑也能起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(tiān)加劑的作用。
(3)著色劑
矽橡膠常用著(zhe)色劑(jì)如下:氧化鐵(三氧化二(èr)鐵)紅色、鎘黃(二(èr)氧化鎘)黃(huáng)色、鉻綠(三氧化二鉻)綠色、炭黑黑色、鈦白(二(èr)氧化鈦)白、群青藍色。
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