有機矽熱門膠種認識,熱(rè)硫化矽橡膠製品的加(jiā)工及生(shēng)產配(pèi)合機製!
有機矽材質以及工藝不計其數,而至(zhì)今所屬比較熱(rè)門的工藝(yì)以(yǐ)及膠種還是屬於熱硫化加工成型矽橡膠製(zhì)品,如今(jīn)在不同(tóng)行業之(zhī)中很 多產品被矽橡膠材(cái)料所代替,而代替的因素很明(míng)了,主要還是因產品的特性和多方麵的變化和獨有的性(xìng)能調(diào)配,而矽橡膠製品材料 可分為多方麵功能以及工藝進行實際(jì)調配,所以對(duì)於工藝配合以及生產加工你有了解過嗎?

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(yǎng)化物作硫化劑,經過加熱使有(yǒu)機過氧化(huà)物分解產生遊 離基,並與橡膠的(de)有機側(cè)基(jī)形(xíng)成交聯,從而獲得(dé)硫化膠(jiāo)。
品種及特性
熱硫化型矽橡膠(jiāo)是應用最早的一類橡膠(jiāo),發展至今已有許多品種,按(àn)化學(xué)組成不同分為以下7種:
(1)二甲基矽橡膠
二甲基(jī)矽橡膠(polydimethylsiloxanerubber)簡稱甲基矽橡膠,是矽(guī)橡膠中最老的品種。在-60~250℃溫度範(fàn)圍內能保持良好彈性。由於(yú)存(cún)在硫化活性低、工藝性能差(chà)、厚壁製品在二段(duàn)硫(liú)化時易發泡、高溫壓縮變形 大等缺點,目(mù)前除少量用於織物塗覆外,已被甲基(jī)乙烯基矽橡膠替(tì)代。
(2)甲基乙烯基矽(guī)橡膠
甲基(jī)乙烯基矽(guī)橡(xiàng)膠(methylvinylpolysiloxanerubber)簡稱乙烯基矽橡膠,是由二甲基矽氧(yǎng)烷與少量乙烯基矽氧烷共聚而成 ,乙烯基摩爾分數一般為0.001~0.003。少量不飽(bǎo)和乙烯基的引入使其硫化工藝及成品性能,特別是耐熱老化性和(hé)高溫抗壓縮變形 有很大改善。在矽橡膠生產中(zhōng),甲基乙烯基矽橡膠產量最大、應用最廣、品種牌號最多(duō),除大量應用的通用型膠料外,各種專用型(xíng) 矽橡膠和具(jù)有加工(gōng)特(tè)性的矽橡膠(jiāo)(如高強度矽橡膠、低壓縮(suō)永久變形矽橡(xiàng)膠、導電矽橡(xiàng)膠、導熱(rè)矽橡(xiàng)膠以及不用二段硫化矽橡膠、 顆粒矽橡膠(jiāo)等)也都以其為(wéi)基礎進行加工配合。
(3)甲基乙烯基苯基矽橡膠
甲基乙烯基苯基矽橡膠(methylvinylphenylpolysiloxanerubber)簡稱苯基矽橡膠,是在乙(yǐ)烯基矽橡膠的分子鏈(liàn)中引入二苯 基矽氧烷鏈節(或甲(jiǎ)基苯基矽氧烷鏈節(jiē))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,橡膠的硬化溫 度降到最低值(-115℃),使其具有最佳的耐低溫(wēn)性能,在-100℃以下仍具有彈性。隨著苯基摩爾分數的增大,分子鏈的剛性也(yě)增 大,其(qí)結晶溫度反而上升。
苯基摩爾分數在0.15~0.25時統稱為中苯基矽橡膠,具有耐燃特點。苯基摩爾(ěr)分數在0130以上時(shí),統稱(chēng)為高苯(běn)基矽橡膠,具有 優良的(de)耐輻射性能。苯基矽橡膠應用在要求耐低溫、耐燒蝕、耐高(gāo)能輻射、隔熱等場合。中苯基(jī)和高苯基矽橡膠由於加工困難,物(wù) 理性能較(jiào)差,生產和應(yīng)用受(shòu)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(guī)橡膠(fluorosilicorubber), 是在乙烯基矽(guī)橡膠的分子鏈中引入氟代烷基(一般為三氟丙基),具(jù)有優良的耐油(yóu)、耐溶劑性能。例如(rú),對於脂肪族、芳香族和氯 化烴類溶劑,石油基的各種燃料油、潤滑油、液壓油以(yǐ)及某些合成(chéng)油(yóu),其(qí)工作溫度範圍為-50~250℃,在(zài)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基矽橡膠(phenylenepolysiloxanerubberandphenylatylenesiliconerubber)是在分子鏈(liàn)中含有亞苯 基或苯醚基鏈節的新品種矽橡膠,是為適應核動力裝置和導(dǎo)航技術的要求而發展起來的,其主要特性是拉伸強(qiáng)度較高,耐γ射線、 耐高溫(300℃以上),但耐寒性不如低苯基矽橡(xiàng)膠。
(6)腈矽橡(xiàng)膠(jiāo)
腈矽橡膠(jiāo)(nitrilsiliconerubber)主要(yào)是在分子(zǐ)鏈中(zhōng)引入含有甲(jiǎ)基-β-腈乙基矽氧鏈節或甲基-γ-腈丙基(jī)矽氧鏈節的一種彈 性體,其主要特點與氟矽橡膠相似,即耐油、耐溶劑並具有良好的耐低溫性能。但(dàn)由於在聚(jù)合條件下存在引起腈基水(shuǐ)解的因素,因 此生膠的重複性差,其應用(yòng)發展受到一定(dìng)限製。
(7)矽硼橡膠
矽硼橡膠(boronsiliconerubber)是在分子主鏈上(shàng)含有十(shí)硼烷籠形(xíng)結構的一類新型矽橡膠,具有高度的耐熱老化性,可在400 ℃下長期工作,在420~480℃下可連續工作幾小時,而在-54℃下仍能保持彈性。適於在高速飛機及宇宙飛船中作密封材料。美國 在60年代末已有矽硼(péng)橡(xiàng)膠商(shāng)品係列牌號,但70年(nián)代(dài)以後很少(shǎo)報道,其主要原因可能是膠料的(de)工藝性能和硫化膠的彈(dàn)性都很差,而(ér)且 碳硼(péng)的合成十分複雜,毒性大,成本昂(áng)貴。
熱硫化型矽橡(xiàng)膠產(chǎn)品以生膠或硫化膠形式出售,一般配製(zhì)成(chéng)具有各種特性的膠料供用戶(hù)選擇,按特性不同可分成下列幾類:
(1)通用型(一(yī)般強度型)。由乙烯基矽(guī)橡膠與補強劑等組成,硫化膠物理性能屬中等,是用量最大、通用性最強(qiáng)的一類膠 料。
(2)高強度型(xíng)。采用(yòng)乙烯基(jī)矽橡膠(jiāo)或低苯基矽橡膠,以比表麵積(jī)較大的氣相法白(bái)炭黑或經過改(gǎi)性(xìng)處理的(de)白炭黑作補強劑,並 通過加(jiā)入(rù)適宜的加工助劑和特殊添加劑(jì)等綜合性配合改(gǎi)進措施,改進交聯結構,提高撕裂強(qiáng)度(dù)。
(3)耐(nài)高(gāo)溫型。采用乙烯基矽橡膠或(huò)低(dī)苯基矽橡膠,補強劑的種類和耐熱添(tiān)加劑經適當選擇,可製得耐300~350℃高溫的矽 橡(xiàng)膠。
(4)低溫型(xíng)。采(cǎi)用低苯基矽(guī)橡膠,脆(cuì)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(xiàng)膠,以乙烯(xī)基專用的有機過氧化物作硫(liú)化劑,當壓縮率為30%時,在150℃下壓 縮24~72h後(hòu)的永久(jiǔ)變形為7.0%~15%(普通矽(guī)橡膠為20%~30%)。
(6)電線(xiàn)、電纜(lǎn)型(xíng)。主要(yào)采用乙烯基矽橡膠,選用電絕緣性能良好的氣(qì)相法白(bái)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,一般分為通用型和高強度型兩大類。
(8)阻燃型(xíng)。采(cǎi)用乙烯基矽橡膠,添加含鹵或鉑化合物作阻燃劑(jì)組成的膠料(liào),具有良好(hǎo)的抗燃性。
(9)導(dǎo)電型,采用乙烯基矽橡膠,以乙炔炭黑或金屬粉末作填料,選擇高溫硫化或(huò)加(jiā)成型硫化方法,可得到體積電阻率為2.0 ~100Ω·cm的矽橡膠。
(10)熱收縮型。乙烯基矽橡膠中加入具有一定熔(róng)融溫度或(huò)軟化溫度的熱塑性材料,矽橡膠(jiāo)膠料(liào)的熱收縮率可達35%~50%。
不用二段硫化型(xíng)。采(cǎi)用乙烯基質量分數較高的乙烯基(jī)矽橡膠(jiāo),通(tōng)過控製生膠和配合劑的pH值,加入特殊添加劑製得。
(11)海綿型。在(zài)乙(yǐ)烯基矽橡膠中加入亞硝基化合物、偶氮和重(chóng)氮化合物等有機發泡劑,可製得發泡均勻的海綿。

除此之外,國外尚有導熱型矽橡膠、熒光型矽橡膠及(jí)醫用級矽橡膠製品等品種出(chū)售。
隨著矽膠用途的(de)不斷(duàn)開發,膠料的品種牌號(hào)日漸增多(duō),過多的牌號會造成生產、貯運和(hé)銷售工作的混亂(luàn)。有些矽橡膠廠家已相應地將多個品種分成幾(jǐ)種典型的基礎膠和幾種特性添加劑(包(bāo)括顏(yán)料、硫(liú)化(huà)劑等)出售,使用者(zhě)根據需要,按一定配方(fāng)和混合技術(shù)分別配伍,即得(dé)最終矽膠產品。這種方法不但使品種簡單明了,而且生產批量(liàng)大,質量穩定(dìng),成本降低,也提高了競爭性。
2.配合
熱硫化型矽橡膠(jiāo)的配合劑主要(yào)包括補強劑、硫化劑和(hé)某(mǒu)些特殊的助劑,一般隻需有5~6個組分即可組成實用配方。配方(fāng)設計應 考慮以下幾點:
(1)矽橡膠為飽和度高的生膠,通常不能用硫黃(huáng)硫化,應采用有機過氧化物(wù)作硫化劑,因此膠料中不得含(hán)有能與過氧化物分 解產物發生作用的活性物質(zhì)(如槽法炭黑、某些有機促進劑和防老劑等),否則(zé)會影響硫化。
(2)矽橡(xiàng)膠製品(pǐn)一般在高溫下使用,其(qí)配(pèi)合劑應在高溫下保持穩(wěn)定,通常選用無機氧化物作(zuò)為補強劑。
(3)矽橡膠在微量酸(suān)或堿等化學試劑的作用(yòng)下(xià)易(yì)引起(qǐ)矽氧烷鍵的裂解和重排,導致矽橡膠耐熱性的降低。因此在選用配合劑 時必須考慮其酸堿性及過(guò)氧化(huà)物(wù)分解產物(wù)的酸性,以(yǐ)免影響硫(liú)化膠的性能。
生膠的選擇
對於使用溫(wēn)度要求一般(-70~250℃)的矽(guī)橡膠製品,都可采用乙烯基矽橡膠;當對製品(pǐn)的使用溫度要求較高(-90~300℃) 時,可采用低苯基矽橡膠;當製品要求(qiú)耐高(gāo)低溫又需(xū)耐燃(rán)油或(huò)溶(róng)劑時,則應當采(cǎi)用氟矽橡(xiàng)膠。
硫化劑和硫化機理
硫化劑
用於熱硫化(huà)矽橡膠的(de)硫化劑主要包括有機過氧化物、脂肪族偶氮化合物、無(wú)機化合物和高能射線等(děng),其中最常用(yòng)的是有機(jī)過氧 化物。這(zhè)是(shì)因為有(yǒu)機過氧(yǎng)化物一般在室溫下(xià)比較穩定,但在較高的硫化(huà)溫度下能迅速分解產生自由基,從而使矽橡膠產生交聯。矽 橡膠常(cháng)用硫化劑如表3所示。
這些過氧化(huà)物按其活性高低可以分為兩(liǎng)類:一類是通用型(xíng),活性較高,對各種矽(guī)橡(xiàng)膠均能(néng)起硫化(huà)作用;另一類是乙烯基(jī)專用(yòng)型 ,因其活性較低,僅能夠對含(hán)乙烯基(jī)的矽橡膠起硫化作(zuò)用。
過氧(yǎng)化物的用量受生膠(jiāo)品種、填料(liào)類型和用量、加工工藝等多種因素的影響,隻要能達(dá)到所需的交聯度,應盡量少用硫化劑。 對於乙烯基矽橡膠(乙烯基摩爾分數為0.0015)模壓製品(pǐn)用膠料來說,各種(zhǒng)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(jī)質(zhì)量分數的增大,過氧化物用量(liàng)應減小。膠漿、擠出製品膠料及膠粘劑用膠料中過氧化物用量應(yīng)比模壓用膠料中的(de) 大。某些場合下(xià)采用兩種過(guò)氧(yǎng)化物並用,可減小硫化劑(jì)用量,並可適當降低硫化(huà)溫度,提高硫化效應。
硫化機理
矽橡膠以過氧化物硫化時,過氧化物對矽橡膠的交聯是在兩個活化的甲基或乙烯基之間通過自由基反應(yīng)進行(háng)的。二甲基矽橡膠 的交聯按下列反應式進行:
乙烯基矽橡膠的交(jiāo)聯按(àn)下列反應式(shì)進行:
矽橡膠除常用上述過氧化物硫化外,還可用高能射線進行輻(fú)射硫化。輻射硫化也(yě)是按自由(yóu)基機理進行的,當生膠中的乙烯基摩 爾分(fèn)數較高(0.01)或與其它橡膠並(bìng)用時,也可以用硫黃硫化,但性能極差。

補強劑及相關(guān)的機理
未經補強的矽橡膠硫化膠(jiāo)強力很低,隻有(yǒu)0.3MPa左右,沒有實際使用價值。加入適當的(de)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(gāo)矽橡膠的性能,延長製品的使用壽(shòu)命是極其重要的。矽橡膠補強填充劑的選擇(zé)要考慮到矽橡膠(jiāo)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。
矽橡膠用的補強填充劑按其(qí)補強效果的(de)不(bú)同可分為(wéi)補強性填充劑和弱補強性填充劑,前者的粒徑為10~50nm,比表麵積(jī)為70~ 400m2·g-1,補強效果較(jiào)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。
補強填充劑
矽橡膠的補強(qiáng)填充劑(jì)主要是指合成二氧化矽,又稱(chēng)白炭黑。白炭黑可分為氣相法白炭黑和沉澱(diàn)法白炭黑(hēi)。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(jī)械強度高、電性能好,並可與其它補強(qiáng)劑或弱補(bǔ)強劑並用,製備不同使(shǐ)用要 求的膠料。
與用氣相(xiàng)法白(bái)炭(tàn)黑補強的矽橡膠膠料相比,用沉澱法白(bái)炭黑補強的膠料機械強度稍低,介電性能(特別是受潮(cháo)後的介電性能) 較差,但耐熱(rè)老化(huà)性能較好(hǎo),混煉膠的成(chéng)本低。對製品的機(jī)械強度要求不高時,可單(dān)獨使用沉澱法白炭黑或與氣相法白炭黑並(bìng)用。
用處理過的白(bái)炭黑(hēi)作補強劑,膠料的機械強度較高(gāo),混煉和返煉工藝性能(néng)好,硫化膠的透明度也好,因此廣泛用在醫用製品中 。此外,這種膠料的粘合性(xìng)好,溶解性(xìng)優良,可用於粘(zhān)著和製作膠漿。
弱補強(qiáng)填充劑
弱補強填充劑也可稱(chēng)作惰性(xìng)填料,對(duì)矽橡膠補強作用很(hěn)小,它們(men)在矽橡膠中一般(bān)不單獨使用,而是與(yǔ)白炭黑並用,以調節矽橡 膠的(de)硬度,改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(chéng)本(běn)。常用的弱補強劑有矽藻土、石英粉、氧化鋅 、三氧化(huà)二(èr)鐵、二(èr)氧化鈦、矽酸鋯和碳酸鈣等。
矽(guī)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
采用氣(qì)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,逐漸失去加工工藝性能,這種現(xiàn)象稱作“結構化”效應 。為防止和減弱這種(zhǒng)“結構化(huà)”傾向而加入的配(pèi)合劑稱為“結構控製劑”。結構(gòu)控製劑通常為含有羥基(jī)或硼原子(zǐ)的低分(fèn)子有機矽化 合物,常用的有二苯基矽(guī)二醇、甲基苯基(jī)二乙氧基矽烷、四(sì)甲基亞乙基二氧二甲基矽烷、低分子羥基矽(guī)油及矽氮(dàn)烷等。
(2)耐熱添加劑
加入某些(xiē)金屬氧(yǎng)化物或其(qí)鹽以及某些元素的有機化合物,可(kě)大大改善矽橡膠的熱空氣老化性(xìng)能,其中最常用(yòng)的為三氧化二鐵, 一(yī)般用量為3~5份;其它(tā)如錳、鋅、鎳和銅(tóng)等金屬(shǔ)氧化(huà)物也有類似的效果。加入少量(少於1份)的噴霧炭黑(hēi)也能起到提高耐熱(rè)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(jiā)劑的作用。
(3)著色劑
矽橡膠常用著色劑如下:
氧化鐵(三氧化(huà)二鐵) 紅色
鎘黃(二氧化鎘) 黃色
鉻綠(三氧化二鉻) 綠色(sè)
炭黑 黑色
鈦白(二氧化(huà)鈦) 白色
群青 藍(lán)色
(4)其它
在製備矽橡膠海綿製品時必須加入發泡劑(jì),矽橡膠常用的發泡劑有N,N2二(èr)亞硝基五亞甲基四胺和偶氮二甲酰胺等。橡膠膠料中 加入少量(一般少於1份)四氟乙烯粉(fěn),可改善膠料的壓延工藝性能及成膜性(xìng),提高硫(liú)化膠的撕裂強度。硼酸(suān)酯和含硼化合物能使 矽橡膠硫化膠(jiāo)具有(yǒu)自粘性。采用比表麵積較(jiào)大(dà)的氣相法白(bái)炭黑補(bǔ)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) 烯基矽(guī)油,膠料經硫化後(hòu),抗撕裂性能可提高至30~50kN·m-1。常用乙烯(xī)基矽橡膠和氟橡膠配方及物(wù)理性能見表5。
加工
矽橡膠可采用普通橡膠加工設備進行加工,但應注意(yì):①加(jiā)工(gōng)過程保持清(qīng)潔,不(bú)能混有其它橡膠、油汙或雜質(zhì),否則會影響矽 橡膠的(de)硫化及性能;②矽膠製品需在烘箱中進行較長時間熱空氣二段(duàn)硫(liú)化,以改善硫化(huà)膠的性能。
混煉
矽橡膠生膠比較柔軟,具有一定的可塑性,可不經塑煉(liàn)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
雙輥開煉機輥(gǔn)筒速比以(1.2~1.4)∶1為宜,快輥在(zài)後,較高(gāo)的速比導致較快的混煉,低速比可使膠片光(guāng)滑。輥筒必須通有 冷卻水,混煉(liàn)溫度(dù)宜在40℃以下,以(yǐ)防止焦燒(shāo)或硫化劑的揮發損失。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(包輥)-補強填充(chōng)劑-結構控製劑-耐熱助劑-著(zhe)色劑-薄通5次-下料,烘箱熱處理-返煉-硫化(huà)劑-薄通-停放過夜-返煉- 出片。膠料也可不經烘箱(xiāng)熱處理,在加入耐熱助劑後,加(jiā)入(rù)硫化劑再薄通,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。
矽橡膠在加入煉膠機時包慢輥(前輥),混煉時則很快包快輥(後(hòu)輥(gǔn)),煉膠時必須能兩麵操作。由於(yú)矽橡膠膠(jiāo)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那(nà)樣拉下(xià)薄片,而采用鋼、尼(ní)龍或耐磨塑料(liào)刮刀刮下。
為便於清(qīng)理和(hé)防止潤(rùn)滑(huá)油漏入膠內,應采用活動膠板。氣(qì)相法白炭黑易飛揚,對(duì)人(rén)體有害,應采取相(xiàng)應的保(bǎo)護措(cuò)施。如果在混 煉時直接使用粉狀過氧化物,必須采取(qǔ)防爆措施,最好使用膏狀過氧化物(wù)。
(2)密煉機混煉
用實驗(yàn)室2L密煉機混煉時,混(hún)煉時間為6~16min。混煉無特殊困難。當裝(zhuāng)料係(xì)數為0.74時,采用Φ160mm開煉機混煉也能正常 進(jìn)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(jiāo)溫度在50℃以下;當使用氣相法白炭黑 時排膠溫度為70℃左(zuǒ)右。
(3)膠料停放和返煉
矽橡膠膠料混煉結束後,停放時間應不少於24h,以使(shǐ)各種配合劑(jì)(特別是結構控製劑)能與生膠充(chōng)分起作(zuò)用。停放後膠料變硬 ,塑性值下降,使(shǐ)用前必須進行返煉。返煉采用開煉機,開始(shǐ)時輥距較大(3~5mm),此時膠料較硬,表麵呈皺紋狀(zhuàng),包在前輥上 。隨(suí)著(zhe)返煉時(shí)間的延長(zhǎng),膠料逐漸變軟;慢(màn)慢縮小輥距(0.25~0.5mm),膠(jiāo)料很快包在後輥上。待膠料變(biàn)軟,表麵光滑平整後, 即可下料出片。返煉不足,膠片表麵有皺紋;返煉過度,則(zé)膠料發粘而粘輥。返煉溫度一(yī)般控製(zhì)在室溫。
擠出
矽橡膠一般比較柔軟,擠出效果較好,易於(yú)操作,可擠出各種(zhǒng)不同形狀和尺寸的製品,其加工設備(bèi)和工具基本上與普通橡膠相 似。
出機一般是用Φ30或Φ65mm的單螺紋螺杆,長徑比為(10~12)∶1效果較好。擠出時盡量保持低溫,以不超過40℃為(wéi)宜,故 機筒和螺杆均須通冷卻水。對質量要求較高的產品可在(zài)靠近機頭部分加裝80~140目濾網,以除去膠料中的雜質,改善擠出(chū)質量。
矽橡膠擠出半成品柔軟而易變形,因此必須立(lì)即進行硫化。最常用的方(fāng)法是熱空(kōng)氣連續(xù)硫化;電線、電纜工業通常用高壓蒸汽 連(lián)續(xù)硫化。如在擠出後不(bú)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(dài)接取,用滑石粉隔離以免相互粘結。若發 現膠料過軟而不(bú)適於擠出時,可在膠料中再混入3~5份氣相法白炭(tàn)黑。
用於擠出的膠料配方,其硫化劑用量應比模壓(yā)製品的適當增大(dà),矽橡膠的(de)擠出速度低(dī)於(yú)其它(tā)橡膠,當(dāng)要求與其它橡膠達到相同 擠出速度時,應采用較高的(de)螺杆轉速。
壓(yā)延
壓延機一般采用立式三輥壓延機。用於(yú)生產膠片時,中輥是固定的,中輥轉速比上輥快,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(bǎo)持為室(shì)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),以保證一(yī)定的(de)壓延厚(hòu)度,然後再提(tí)高至正常速(sù)度進(jìn)行連續操作。
當三輥壓延機用於矽橡膠貼膠和擦(cā)膠時,織物替代了墊布(聚酯薄膜)在中輥和下輥之間通過。三輥壓延(yán)機隻適用於單麵覆(fù)膠 ,長期生產時應采用四輥壓延機。
用於壓延的膠料必須(xū)正確控製其返煉程度,最(zuì)好(hǎo)在煉膠機上先不充分返煉,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(yīn)返煉過度而粘輥。膠料配方對壓延也有(yǒu)一定的影響,采用補(bǔ)強性填充劑的膠料壓延工(gōng)藝性能較(jiào)好。
塗膠
塗膠是(shì)指(zhǐ)把矽(guī)橡膠膠漿用浸漿或刮漿的方法均勻分布在織物上用以改進薄膜製(zhì)品的強力和屈撓性能,使織物耐潮(cháo),以製造耐高 溫的電絕緣材料等。
(1)膠漿製備
供製膠漿用(yòng)的矽橡膠膠料其(qí)硫化劑多采用過氧化(huà)二苯甲酰(BP),用量比一般模型製品稍大。補強填充劑若采用氣(qì)相法(fǎ)白炭黑 ,用量不宜超(chāo)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(fā)性溶(róng)劑。
混煉膠經充分返煉後下薄片,然後剪成小(xiǎo)塊,置於(yú)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(shù)為 0.15~0.25的膠漿。膠漿應保存在40℃以下的環境中(zhōng)。
(2)織物預處理
矽橡膠塗膠用的底(dǐ)層織物一般采用玻璃布、尼龍和聚酯等。其中玻璃布因具有耐熱性好、強度(dù)高和吸濕性低等特點應用較多。 玻璃纖維在拉(lā)絲過程中薄(báo)膜塗有石蠟潤滑劑(占織物質量的0.2%~0.5%),在硫化溫度下易揮發,影響膠料與織物的結合,必須在 塗膠前進行脫蠟。尼龍和聚酯的熱變形較大(dà),影響橡膠和織物的結合,為此在塗(tú)膠前須進行熱定型,即(jí)將織物在一定牽伸下,進行 短時間熱處理,尼龍的處理溫度為170~175℃,聚酯處(chù)理溫(wēn)度為215~220℃。
(3)塗膠
織(zhī)物經(jīng)預(yù)處(chù)理(lǐ)後,還要進行表麵膠粘(zhān)劑處理,然後才可塗膠。膠粘劑是一種由烷氧基矽烷、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(yún)塗在(zài)織物上,然後經幹燥、硫化即成。硫(liú)化一般分兩段進(jìn)行:一段溫(wēn)度為 120~130℃,二段溫度為230℃。塗層的厚度可以通過改變膠液的粘度(dù)或調節織物通過塗膠槽的速度來控製。
粘合
矽橡膠能與很多材料,包括(kuò)金屬、塑料、陶瓷、纖維、矽橡膠本(běn)身以及其它一些橡膠(jiāo)粘合,采用能與矽(guī)橡膠本身同時硫化的(de)膠 粘劑可使矽橡膠與被塗(tú)層(céng)之間獲(huò)得最(zuì)好粘合。
矽橡膠硫化膠之間的粘合一般采用膠粘劑。常用膠粘劑配方舉例如(rú)下:乙(yǐ)烯基矽橡膠 100;氣相(xiàng)法白炭黑 35;三氧化二鐵(tiě) 5;硼酸正丁酯 3;膏狀硫化劑DCBP 3。
硫化
矽橡膠硫化工藝(yì)不是一次完成,而是分兩個階段進(jìn)行的,膠料在加壓下(xià)(如模壓硫化、硫化罐直接蒸(zhēng)汽硫化等)或常壓下(如 熱空氣連續硫化)進行(háng)加熱定(dìng)型,稱為一段硫化(或定型硫化);在烘箱中高(gāo)溫硫(liú)化,以進一步穩定硫化膠各項物理(lǐ)性能,稱為二(èr) 段硫化(或後硫化)。
(1)一(yī)段硫化(huà)
①模型(xíng)製品硫化。可采用平板硫化、傳遞模壓硫化和注壓硫化。硫(liú)化條件(jiàn)如表6所(suǒ)示。
矽橡膠製品(pǐn)硫化時,一般不使用脫(tuō)模劑,應迅速裝(zhuāng)料、合模、加壓,否則(zé)容易焦燒,特別是含有硫化劑BP和DCBP的膠料。傳遞 模壓硫化是一種(zhǒng)加工矽橡膠(jiāo)膠料應用較廣泛的(de)工(gōng)藝,與每(měi)模單孔的平板硫化比較,其優點是加工(gōng)周期短,並(bìng)能(néng)硫化複雜的特別是(shì)帶 有插入物和銷釘的橡膠件。與注壓硫化(huà)比較,設備成本較低(dī)。
注壓(yā)硫化模製品,可提高勞動生產率,降低勞動強度,同時還可以減小過氧化物(wù)的用量,提高製品的抗撕裂性能,改善(shàn)壓(yā)縮永 久變形性能(néng),但製品收縮率(lǜ)較大。
②擠出製品的硫化。可采(cǎi)用蒸汽加壓硫(liú)化、熱空氣連續硫化、液體硫化槽連續(xù)硫化、鼓式硫化和輻射硫化等方法。前3種方法 較常(cháng)用。
(2)二段硫化
矽橡膠製品(pǐn)經(jīng)過一段硫化後,有些低分(fèn)子(zǐ)物質存在於硫化膠中,影響製品性能。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(hǎi)綿孔的孔 度,增(zēng)大密度,產生較厚的孔壁。此外,硫化溫度對海綿的發孔情況也有很大影響。
發泡
在矽橡膠膠料中加入(rù)發泡劑,然後在受壓狀態下加熱硫化使橡膠發泡(pào),可製得矽橡膠海綿。但(dàn)必須(xū)注意以(yǐ)下幾(jǐ)個問(wèn)題。
(1)應選(xuǎn)用其分解產物不影響矽橡膠耐熱性的發泡劑。一般采用有機發泡劑如發泡劑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(jì)的用量,以使(shǐ)發泡速度與硫化速度相匹配。增大發(fā)泡劑的用量,將增大海(hǎi)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(dù),增大密度,產生(shēng)較(jiào)厚的孔壁。此外,硫(liú)化溫度(dù)對海綿的發孔情況(kuàng)也有很大影(yǐng)響。
(3)硫化劑適(shì)當並用可較好地控製海綿孔度和密度。通常硫化劑DBPMH與BP或TBPB與DCBP並用效果較好。
(4)可(kě)采(cǎi)用2號氣相法白炭黑或2號氣(qì)相法白炭黑與沉澱法白炭黑並用作補(bǔ)強劑。應嚴格控製膠(jiāo)料的塑性值,塑性值過大,發 孔時易造成過度膨脹,形成粗燥(zào)的開孔結構(gòu),甚至很多孔(kǒng)破裂;塑性值過小,則發孔不足,產品較硬。采用弱補強性填充劑的膠(jiāo)料(liào) 比較容易控製塑性值,返煉的膠料最好當天(tiān)使用。
(5)發泡(pào)劑應均勻分散於(yú)膠(jiāo)料中。一般發泡劑粒子易結團,難以分散,可先製(zhì)成生膠/發泡劑母煉膠配比(bǐ)(1∶1),再進行混 煉,以提高分散效果。
(6)采用(yòng)模壓工藝的膠料,應注意去除膠料中的氣泡,防止破壞海綿結構。
用於(yú)模壓海(hǎi)綿製品的膠料,經混煉出(chū)片後,應根據模具規格進行裁料,並在表麵塗隔離劑,以備入模硫化。一般用滑石(shí)粉作隔 離劑,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(zài)模具中一(yī)次發孔成一定形狀和尺寸的海綿(mián),二段硫化不(bú) 再發孔;另一種是兩步法,即(jí)先使膠料在模具中進行短時間硫化,使其初步發孔並恰好形成一層表麵,然後(hòu)置於烘箱(xiāng)中再發孔成一 定形狀和尺寸(cùn)。對海綿薄板來說,前一種的(de)硫化時間通常為15~20min,後一種的硫化時間一般在5min之內。
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