矽橡膠製(zhì)品硫化的條件及過程(chéng)講解!
影(yǐng)響矽橡膠製品硫(liú)化過程的主要因素是硫化劑用量、硫化溫度及硫化時間。
①硫化劑用量。其用(yòng)量越大,硫化速度越快,可(kě)以達到的硫化程度也越高。硫化劑在矽橡膠中的溶解度是有(yǒu)限的,過量的硫化(huà)劑會由膠料 表(biǎo)麵析出,俗稱“噴硫”。為了減少噴硫現象(xiàng),同時要(yào)達到硫化效果,需嚴格控製硫化劑的用量。

②硫化溫度。若溫度高10℃,硫化時間約(yuē)縮短一半。由於橡膠是不(bú)良導熱體,製品的硫化進(jìn)程由於其各部位溫度的差(chà)異而不同。為了保證 比較均勻的硫化程(chéng)度,厚矽膠製品一般采用逐步升溫、低溫(wēn)長時間硫化。
③硫化時間。這是硫化工藝的重要(yào)環節。時間過短,硫化程度不足(亦稱(chēng)欠硫(liú))。時間過(guò)長,硫化程度過高(俗稱過硫)。隻有適宜的硫 化程度(俗稱正硫(liú)化),才能保證最佳的綜合(hé)性能。
矽(guī)橡膠硫化原理
矽橡膠有幾種硫化?矽橡膠一般(bān)均為高度飽和的結構(gòu),硫化活性較低,故通常不(bú)能用硫磺硫化,最普通(tōng)最常用的硫化劑為有機過氧化物。 矽橡膠也可以(yǐ)采用高能射線進(jìn)行(háng)輻射硫化,輻射硫化(huà)與過氧化物的硫化(huà)機理相(xiàng)同,均係發(fā)生遊(yóu)離基反應而交聯。

矽橡膠硫化原理(lǐ)
二甲基矽橡(xiàng)膠的分子(zǐ)中不含乙(yǐ)烯基,是飽和矽膠,通常(cháng)均采用高活性的過氧化物為(wéi)硫化劑,過氧化物遊離基奪取矽橡膠甲基上的氫形成(chéng)大 分子遊離基,然後大分子(zǐ)遊離基(jī)再結合即形成交聯鍵,如(rú)以過氧化二苯(běn)甲酰為硫化劑。
由以上反應中可以看到,含有乙(yǐ)烯(xī)基的矽橡膠(jiāo)在硫化過各中,能夠重(chóng)新生成可繼續進行反應的遊離基,因此,在矽橡膠中引入少量的乙烯 基就可以大大提高硫化活(huó)性,提(tí)高(gāo)硫化劑交聯(lián)效(xiào)率,減少過氧化物(wù)的用量並改善製品的性(xìng)能。由於(yú)引發交(jiāo)聯反應的初始遊離基是由過氧化 物分解而得,故(gù)在一定範圍(wéi)內增加(jiā)過氧化物的用量可以顯著提高矽橡膠硫化膠的交聯度,這將導致膠料定伸強度提高,並可改善動態(tài)性能 和壓縮變形,但(dàn)抗撕裂性能則有所下降。
按照過氧化物硫化活性的高(gāo)低,將(jiāng)常用的(de)過氧化物分為通用型與乙烯基專用(yòng)型(xíng)兩類。通用(yòng)型(xíng)活性較高,對(duì)各種(zhǒng)矽橡膠均能(néng)起硫化作用,如 過氧化二苯甲酰(BP),2?4—二氯過氧化二苯甲酰(DCBP),過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB),即屬於此種類型。乙(yǐ)烯基專用型活性較低 ,僅能對含乙烯基的矽橡膠起硫化作用,如過氧(yǎng)化(huà)二叔丁基(DTBP),過氧化二(èr)異丙苯(DCP及無(wú)味DCP),2?5—二甲基—2?5—二叔丁基(jī) 過氧(yǎng)化己烷(DBPMH)等則屬於(yú)此種類型(xíng)。過(guò)氧化二苯甲酰常製成有效成份為50%的矽油(yóu)膏,以保證(zhèng)生(shēng)產安全並改進其在膠料中的分散性。 其分解產物為苯、苯甲酸(suān)和二氧化碳,是揮發(fā)性的,在一段硫化時必須加壓,且由(yóu)於分解產物含有酸性物質,故用量不宜過多以免降(jiàng)低製 品的耐熱性,本品不適於製造(zào)厚(hòu)壁模型製品。一般100份二甲基矽橡膠用過氧化二苯甲酰矽油膏狀物4——6份,乙烯基矽橡膠用量為0.5— —2份。
2.4—二氯過氧化二苯甲酰與過氧化二苯甲酰相較,其分解溫度比過(guò)氧化二苯甲酰為低,而分解速度則更高,由於分解(jiě)溫度低,所以焦燒 性能(néng)不好(hǎo),因此,這種(zhǒng)物質的用(yòng)量應盡可能少。其分解產物為2.4-二氯苯甲酸和2.4-二氯苯(běn),比(bǐ)較不易揮發,所以矽橡膠製品廠家(jiā)生產硫 化時不加壓(yā)也能避免氣泡,特別(bié)適宜於壓(yā)出矽膠製品的常壓熱空氣連續硫化。用量與(yǔ)過(guò)氧化二(èr)苯甲酰相仿(fǎng)。

過氧(yǎng)化二苯甲酰,2.4—二氯過氧化(huà)二苯甲酰屬於芳酰基過氧化物,不能用於含炭黑膠料,因(yīn)炭黑幹擾過氧化物(wù)的硫化作用。淺色膠(jiāo)料則 有很強烈(liè)的焦燒(shāo)傾向,且(qiě)其分解產物中(zhōng)的酸性物質會損害密封(fēng)係統矽橡膠製品的(de)耐熱性能。
過氧化二叔(shū)丁基對含乙烯基的矽橡膠有效,不易焦燒且硫(liú)化膠壓縮變形較小,物理機械性能良好。其缺點是蒸氣(qì)壓高,因此揮發也高,在 膠(jiāo)料存放過程中極易揮發。本品能用於模型製品。並可用於模壓厚(hòu)製品的(de)膠料和含炭黑的膠料。用量一般為0.5——1份。
過氧化二異丙苯(běn)DCP及無味DCP,和2.5-二甲基—2.5-二叔丁基過氧化己烷不易揮發,使用方便,硫(liú)化膠壓(yā)縮變形(xíng)較低,且(qiě)由於不(bú)分解出帶 羧(suō)基的產(chǎn)物,因此在密封製品的硫化膠中特別穩定。它們適用於模壓矽(guī)膠製品、與金屬粘合(hé)的製品(pǐn)和注射(shè)製品,也適用於含炭黑的膠料,應 用範圍甚廣。采用2.5-二甲基—2.5-二叔丁基過氧化己烷時,硫化膠並具有較高的伸長(zhǎng)率。使(shǐ)用過氧化(huà)二異丙苯時其分(fèn)解(jiě)產物具有臭味, 這種氣(qì)味並在(zài)較長時間內存在於製品(pǐn)中,采用2.5-二甲基(jī)—2.5-二叔丁基過氧化己烷時(shí),則能避免此種弊端。這兩種過氧化物所得(dé)硫化膠 的撕裂強度較低(dī)。其用量一般均為0.5——1份。
過氧化物的用量不宜過大,當(dāng)超(chāo)過適宜(yí)的(de)用量(liàng)後會使硫化膠的伸長率、抗撕(sī)裂強度等性能下降。這種下降趨勢尤以使用2.4—二(èr)氯過氧化 二苯甲酰、過氧化二(èr)苯甲酰者為(wéi)甚(shèn)。
矽橡膠有幾(jǐ)種硫化?
含乙烯基的矽橡膠生膠除利用過氧化物(wù)進行硫化硫化外,還可(kě)以進行加成硫化。現今所用的加成(chéng)硫化(huà)的硫化劑主要為含矽氫基的過氧化物 或聚(jù)合物。Si-H基團與乙烯基(jī)加成而實(shí)現(xiàn)硫化,在這種(zhǒng)反應中,通常使用鉑的絡合物為催化劑。
硫化促進劑
硫化促進(jìn)劑是一類能加快硫化反應(yīng)速度,縮短硫(liú)化時間,降低硫化溫度,減少(shǎo)硫化劑用量,並能提高或改善硫化膠物理機械性(xìng)能的助劑。 按其性質和化學組成可分為無機促進劑和有機促進劑兩大類。無機促(cù)進(jìn)劑使用最早,但因促進效果小,硫化膠性能差。現基本被有機促進 劑(jì)所取代。隨著合成橡膠品種和用(yòng)途的不斷發展,現有促進劑名目繁雜,根據促進劑的化學結構通常將其分為噻唑類、秋蘭姆類(lèi)、次磺酰 胺類、胍類(lèi)、二硫代氨基(jī)甲酸(suān)鹽類、醛胺類、黃原酸鹽類和硫脲。
硫化過程
可分為四個階段,各有特點。通(tōng)過膠料定伸強度(dù)的測量(或硫化儀)可以看到,整個硫化過程可分為硫化(huà)誘導,預硫,正硫化和過(guò)硫(對 天然膠來說是硫化返原)四個階段。
硫(liú)化誘導期:硫化誘導期(焦燒時間)內,交聯尚未開始,膠料有很好的(de)流動性。這一階段(duàn)決定了 膠料的焦燒性及加工安全性。這一階段的終點,膠料開始交聯並(bìng)喪失(shī)流動性。硫化誘導期的長短(duǎn)除與(yǔ)生膠硫化中橡膠分子變化本身性質(zhì)有關,主要取決(jué)於所用助劑,如用遲延 性促(cù)進劑可以得到較長的焦燒時間,且有較高(gāo)的(de)加(jiā)工安全(quán)性。
預硫(liú)化:硫化誘導期以後便是以一定速度進行交聯的預(yù)硫化階段(duàn)。預(yù)硫(liú)化期的交聯程度(dù)低,即使到後(hòu)期硫化(huà)膠的扯斷強度,彈(dàn)性也不能到(dào) 達(dá)預想水平,但撕裂和動態裂口的(de)性能卻比相應的正硫化好(hǎo)。
正硫化:到達正硫化階(jiē)段後,硫化膠的各項物理性能分別達(dá)到或接近(jìn)最佳點,或達到性能(néng)的綜全平衡。正硫化階段(硫化平坦區)之後, 即為過硫階(jiē)段,有兩種情況:天(tiān)然膠出現“返原”現象(定伸強度下降(jiàng)),大部分合成膠(除丁(dīng)基膠外)定伸強度繼續增加。
過硫:對任何膠料來(lái)說(shuō),硫化時不隻是產生交聯,還由於熱及其(qí)它因素的作用產生產聯鏈和分子(zǐ)鏈的斷裂。這一現象貫穿整個硫化過程(chéng)。 在過硫階段,如果交聯仍占(zhàn)優勢,橡膠就發硬,定伸強度繼續上升,反之,膠(jiāo)料發軟,即出現(xiàn)返(fǎn)原。
硫化方法按硫化(huà)條件可分為冷(lěng)硫化、室溫硫化和熱硫化三類(lèi)。
冷硫(liú)化可用於薄膜製品的硫化,製(zhì)品在含有2%~5%氯化硫的二硫化碳溶液中浸漬,然後洗淨、幹燥即可。室溫硫化(huà)時,硫化過程(chéng)在室溫 和常壓下進行(háng),如使用室溫(wēn)硫化膠漿(jiāng)(混煉(liàn)膠(jiāo)溶液)進行自行車內胎接頭、修補等,青山新材環保無溶劑三防(fáng)漆也是一(yī)種室溫硫化的矽橡膠產品(pǐn)。熱硫化是橡膠製品硫化(huà)的主要方法。
根據硫化介質及硫化方式的(de)不同,熱硫化又可分為直接硫化、間接硫(liú)化和(hé)混氣硫化三種方法。①直接硫化,將製品直接置(zhì)入熱水或蒸汽介 質中硫化。②間接硫化,製品置於熱(rè)空氣中硫化,此法一般用於某些外觀要求嚴格的(de)製品。③混氣硫化,先采用空氣硫(liú)化,而後再改用直接蒸汽硫化。此法既可以克服蒸汽硫化影響製品(pǐn)外觀的缺點,也可以克服由於熱空氣傳熱慢,而硫化時間長和易老化的缺點。
上述硫(liú)化(huà)方(fāng)法均屬於間歇生產,有些長度不(bú)限的橡(xiàng)膠製品可以連續硫化,如壓出製品的鹽浴硫化、沸騰床硫化、微(wēi)波或高頻硫化、膠帶及膠板的(de)鼓式硫化機硫(liú)化(huà)等。
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