矽橡膠製品硫化的條件及過程講解!
發表時間:2019-06-08
影響(xiǎng)矽(guī)橡膠製品(pǐn)硫化過程的主要(yào)因素是硫化劑用量、硫化溫度及硫化時間。
①硫(liú)化劑用量。其用量越大,硫化速度(dù)越快,可以達到的硫化程度也越高。硫化劑在矽橡膠中的溶解(jiě)度是有限的,過量的硫化劑會由膠料 表麵析出,俗稱“噴硫”。為了減少噴硫現象,同時要達到硫化效果,需嚴格控製硫化劑的用量。

②硫化溫度。若溫度高10℃,硫化時間約縮短一半。由於橡膠是不良導熱體(tǐ),製品的硫化(huà)進程由於其各部位(wèi)溫度的差異而(ér)不同。為了保證 比較均勻(yún)的硫化程度,厚矽膠製(zhì)品一般采用逐步升溫、低溫長時間硫化。
③硫(liú)化時間。這是硫化工藝(yì)的重要環節。時間過短,硫化程(chéng)度不(bú)足(亦稱欠(qiàn)硫)。時間過長,硫化(huà)程度過高(俗稱(chēng)過硫)。隻有適宜的硫 化程度(俗稱正硫化(huà)),才能保證最佳的綜合性能。
矽橡膠硫化原理
矽橡膠有幾種硫化(huà)?矽(guī)橡膠一般均為高度飽(bǎo)和(hé)的結構,硫(liú)化活(huó)性較低,故通常(cháng)不能(néng)用硫磺硫化,最普通最常用的硫化劑為有機過(guò)氧化物。 矽橡膠也可以采用高能射線(xiàn)進行輻射硫化,輻射硫化與(yǔ)過(guò)氧(yǎng)化物(wù)的硫化機理相同,均係發生遊離基反應而交(jiāo)聯。

矽橡膠硫化原理
二甲基矽橡膠的分子(zǐ)中不含(hán)乙烯基,是飽和矽膠,通常均采用高(gāo)活性的過氧化物為硫化劑,過氧化物(wù)遊離基奪取矽橡膠甲基上的氫形成大 分子遊離基,然後大分子遊離(lí)基再結合即形成交聯鍵,如以(yǐ)過氧化二苯甲酰(xiān)為硫化劑。
由以上反應中可以看到,含有乙烯基的矽橡膠在(zài)硫化過各中,能夠重新生成可繼續進(jìn)行反應的遊(yóu)離(lí)基,因此,在矽橡膠(jiāo)中引入少量(liàng)的(de)乙烯 基就可以大大提(tí)高硫化活性,提高硫化劑交(jiāo)聯效率,減少(shǎo)過氧化物的用量並改善製品的性(xìng)能。由於引發交聯反應的初始遊(yóu)離(lí)基是由過氧化 物分解而得(dé),故在一定範圍內增(zēng)加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(zhì)膠料定伸強度提(tí)高,並可改善動態性能 和壓縮變形,但抗撕裂性能則有所下降。
按照過氧化物硫化活性的高低,將常用的過氧化物分為通用(yòng)型與乙烯基專(zhuān)用型兩類。通用型活性較(jiào)高,對各種矽橡膠均能起硫化(huà)作用(yòng),如 過氧化(huà)二苯甲酰(BP),2?4—二氯過氧化二(èr)苯甲酰(DCBP),過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB),即屬於此(cǐ)種類型。乙烯基專用型(xíng)活性較低 ,僅能對含乙烯基(jī)的矽橡膠起硫化作用,如過氧(yǎng)化二叔丁基(DTBP),過氧化(huà)二異丙苯(DCP及無味DCP),2?5—二甲基—2?5—二叔丁基 過氧化己烷(DBPMH)等則屬於(yú)此種類型。過氧化二苯甲酰(xiān)常製成有效成份為50%的矽油(yóu)膏,以保證生產(chǎn)安全並改進其在膠料中的分(fèn)散性(xìng)。 其分解產物為苯、苯甲酸和二氧化碳,是揮發性的,在一段硫化時必須加壓,且由(yóu)於分解(jiě)產物含有酸性物質,故用(yòng)量不宜過多以免降低(dī)製 品的耐熱性(xìng),本品(pǐn)不適於(yú)製造厚壁模型製品。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(guò)氧化二(èr)苯甲酰與過氧化二苯(běn)甲酰相較,其分解溫度(dù)比過氧化二苯甲酰為低,而分解速度(dù)則更高,由於分解溫度低,所(suǒ)以(yǐ)焦燒 性能不好,因此(cǐ),這種物(wù)質的(de)用量應盡可能少。其(qí)分解產(chǎn)物為2.4-二氯苯(běn)甲酸和(hé)2.4-二(èr)氯苯(běn),比較不易揮發,所以矽橡膠製品廠家生產(chǎn)硫 化(huà)時不加壓也能(néng)避免氣泡,特別適宜於壓出(chū)矽膠製品的常壓熱空氣連續硫化。用量與過(guò)氧化二苯甲酰相仿(fǎng)。

過氧化二苯甲(jiǎ)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,因炭黑幹擾過氧化物的硫(liú)化作用。淺色膠料則 有很強烈的焦燒傾向,且其分解產物中的酸性物質會損害密封係統矽橡膠製品(pǐn)的(de)耐(nài)熱性能。
過氧化二叔丁基對含乙烯基的矽橡膠有(yǒu)效,不(bú)易焦燒且硫化膠壓縮變形較小(xiǎo),物理機械性能良好。其缺點是蒸氣壓高,因(yīn)此揮發也高(gāo),在(zài) 膠料存放過程(chéng)中極易揮發。本品能用於模型製品。並可(kě)用於模壓厚製品的膠料和(hé)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(jiǎ)基—2.5-二叔丁基過氧化己烷不易揮發,使用方便,硫化膠壓縮變形較低,且由於不分解出帶 羧基的(de)產物,因此(cǐ)在密封製品的硫(liú)化膠中特別穩(wěn)定。它(tā)們適用於模壓矽膠製品、與金屬粘合的製品和注射製品,也(yě)適用於(yú)含炭(tàn)黑的膠料(liào),應 用範圍甚廣(guǎng)。采用2.5-二甲基—2.5-二叔丁基(jī)過氧化己(jǐ)烷時,硫化膠並(bìng)具有較高的伸長率。使用過氧化二異丙苯時(shí)其分解產物具有臭味, 這種氣味(wèi)並在較長時間內存在於製品中,采用2.5-二甲基(jī)—2.5-二叔丁基過氧化(huà)己烷(wán)時,則能避免此種(zhǒng)弊端。這兩種過(guò)氧化(huà)物所得硫化膠 的撕裂強度較低。其用量一般均為0.5——1份。
過氧化物的用量(liàng)不宜過大,當超過適宜的用量後會(huì)使硫化(huà)膠的伸(shēn)長率、抗撕裂強度等性(xìng)能下降。這種下降趨勢尤以使用2.4—二氯過氧化 二苯甲酰(xiān)、過氧化二苯甲酰者為甚。
矽橡膠有幾種硫(liú)化?
含乙烯基的矽(guī)橡膠生膠(jiāo)除利用過氧化物進行硫(liú)化硫化外,還(hái)可以進行加成硫化。現今所用的(de)加成硫化的硫化(huà)劑主要為含矽氫基的過氧化物 或聚合物。Si-H基團與乙烯基加成而實現硫化,在這種反應(yīng)中,通常使用鉑的絡合物(wù)為催化劑。
硫(liú)化(huà)促進劑
硫化促進(jìn)劑是一類能加快硫化反應速度,縮短硫化時間,降低硫化溫度(dù),減少(shǎo)硫化劑用量,並能(néng)提高或改善(shàn)硫化膠物理機械性(xìng)能的助劑。 按其性質和化學組(zǔ)成可分為無機促(cù)進劑和有機促進劑兩大類。無機促進劑使用最早,但因促進效(xiào)果小,硫化膠性能差。現(xiàn)基本被有機促進 劑所取代。隨著合成橡膠品(pǐn)種和用途的不斷發展,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(lán)姆類、次磺酰 胺類(lèi)、胍類、二(èr)硫代氨基甲酸鹽(yán)類、醛胺(àn)類、黃原酸(suān)鹽類和硫脲。
硫化過程(chéng)
可分為四個階段,各有特點。通過膠料定伸強度的測量(liàng)(或硫化儀)可以看到,整個硫(liú)化過(guò)程可分為硫化誘導,預硫,正硫化和過(guò)硫(對 天然膠來說是硫化返原)四個(gè)階段。
硫化誘(yòu)導期:硫化誘(yòu)導(dǎo)期(qī)(焦燒(shāo)時間)內,交聯尚未開始,膠料有很好的流動性。這一階段決定了 膠料的焦燒性及加工安全性。這一階段的終點,膠料開始交聯並喪失流動性。硫(liú)化誘導期(qī)的長短除與生膠硫化中(zhōng)橡膠分子變化本身性質有關,主要取決於所用助(zhù)劑,如用(yòng)遲延 性促進劑(jì)可以得(dé)到較長的焦(jiāo)燒時間(jiān),且有較高的(de)加工安全性。
預硫化:硫化誘導期以後便(biàn)是以一定速度進行交聯(lián)的預硫化(huà)階段。預硫化期的(de)交聯程度低,即使到後期硫化膠的扯斷強度,彈性也不能到(dào) 達預想水平,但撕裂和動態(tài)裂(liè)口的性能卻比相(xiàng)應的(de)正硫化好。
正硫化:到(dào)達正硫化階(jiē)段後,硫化(huà)膠的各項物理性能分別達到或接近最佳點,或達到性能的(de)綜全平衡。正硫化階段(duàn)(硫化平坦區)之後, 即為過硫階(jiē)段,有兩種(zhǒng)情況(kuàng):天(tiān)然膠出現“返原”現象(定伸強度下降),大部(bù)分合成膠(除(chú)丁基膠外)定伸強度繼續增加。
過硫:對任何(hé)膠料來(lái)說(shuō),硫化時不隻是產生交聯,還由於熱及其它因素的(de)作用產生(shēng)產聯鏈和分子鏈的斷(duàn)裂。這一現象貫穿整(zhěng)個(gè)硫(liú)化過程。 在過硫階段,如果交聯仍占優勢(shì),橡膠就發硬,定伸強(qiáng)度繼續上升,反之,膠料發軟,即出現返(fǎn)原。
硫化方法按硫化條件可分為冷硫化(huà)、室溫硫化和熱硫化三類(lèi)。
冷硫化可用於薄膜(mó)製品的硫化,製品在含有2%~5%氯化硫的二硫化碳溶液中浸漬,然後洗淨、幹燥即可。室溫硫化時(shí),硫化過程在室溫 和常壓下進行,如(rú)使用室溫硫化膠漿(混煉膠溶液)進行自行車內胎接頭、修補等,青山新材環保無溶劑三(sān)防漆也是一種室溫硫化的矽(guī)橡膠產品。熱硫化是橡膠製品(pǐn)硫化的主要方法。
根據(jù)硫化介質及硫(liú)化方式(shì)的不同,熱硫化又可分為直接硫化、間接硫化和混氣硫化三種方(fāng)法。①直接(jiē)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,製品置於熱空氣中硫化,此法一般(bān)用於某些外觀要求嚴格的製品。③混氣硫化,先采用空氣硫化,而後再改用(yòng)直接蒸汽硫化。此法既可以克服蒸汽硫化影響製品外觀的缺點,也可以克服由(yóu)於熱空氣傳熱慢,而硫化時間長和易老化的缺(quē)點。
上述硫化方法均屬於間歇生產,有些長度不限(xiàn)的橡膠製品(pǐn)可以連續硫化,如壓出製品的鹽浴硫化、沸騰床硫化、微波或高頻硫化、膠帶及膠板的(de)鼓式硫化機硫化(huà)等。
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