有機矽熱門膠種認識,熱硫化矽橡膠製品的加工及(jí)生產配合機(jī)製!
有(yǒu)機矽材質以及工藝不計(jì)其(qí)數,而至(zhì)今所屬比較熱門的工藝以及膠種還是屬於熱(rè)硫化加工成型矽橡膠製品,如今在不同行(háng)業之中很 多產品被矽橡膠材料所代替,而代替的因素很明了,主要還是因產品的特性和多方麵(miàn)的(de)變化和獨有(yǒu)的(de)性能調配,而矽橡膠製品材料 可分(fèn)為多(duō)方麵功能以及工藝(yì)進行實際調配,所以對於工藝配合以及生產加工你有了解過嗎?

熱硫化(huà)型(xíng)矽橡膠是指相對分子質量高(40萬~60萬)的矽橡膠。采用(yòng)有機過氧化物作硫化劑,經過加熱使有機過氧化物分解產生遊 離基,並與橡膠的有機側基形成交聯,從而獲得硫化膠。
品種及特性
熱硫化型矽橡膠是(shì)應用最早的一類橡膠,發展(zhǎn)至今已有許多品種,按化(huà)學(xué)組成不同分為以下(xià)7種:
(1)二甲基(jī)矽橡膠
二甲基(jī)矽橡膠(polydimethylsiloxanerubber)簡稱甲基矽橡膠,是矽橡(xiàng)膠中最老的品種。在-60~250℃溫度範圍內能(néng)保持良好彈性。由於存在硫化活(huó)性低(dī)、工藝性能差、厚壁製品(pǐn)在(zài)二段硫化時易發泡(pào)、高溫壓縮變形 大等缺點,目(mù)前除少量用於織物塗(tú)覆外,已被甲基(jī)乙烯(xī)基矽橡膠替代。
(2)甲基乙烯(xī)基矽橡膠
甲基乙烯基矽橡膠(methylvinylpolysiloxanerubber)簡(jiǎn)稱乙烯基矽橡膠,是由二甲基矽氧烷(wán)與少量乙烯基矽氧(yǎng)烷共聚而成 ,乙烯基摩爾分數一(yī)般為0.001~0.003。少量不飽和乙烯(xī)基的引入使其硫化(huà)工藝及(jí)成品性能,特別是(shì)耐熱老化性和高溫抗壓縮(suō)變形 有(yǒu)很大改善。在矽(guī)橡膠生產中,甲基(jī)乙烯(xī)基(jī)矽橡膠產(chǎn)量最大、應用最廣、品種牌號最多,除大量(liàng)應用的(de)通用型膠料外,各種專用型 矽橡膠(jiāo)和具有加工(gōng)特性的矽橡膠(jiāo)(如高強度矽(guī)橡(xiàng)膠(jiāo)、低壓縮永久變形矽橡膠、導電矽橡膠、導熱矽橡(xiàng)膠以及不(bú)用二段硫化矽橡膠、 顆粒(lì)矽(guī)橡膠等)也(yě)都以其(qí)為基礎進行(háng)加工配合。
(3)甲基乙烯(xī)基苯基矽橡膠
甲基乙烯基苯基(jī)矽橡膠(methylvinylphenylpolysiloxanerubber)簡(jiǎn)稱苯基矽橡膠,是在乙烯基矽橡膠的分子鏈中引入二苯 基矽氧烷鏈節(或甲基(jī)苯基矽氧烷鏈(liàn)節)而製成的(de)。當苯基(jī)摩爾分數(shù)為0.05~0.10時,統稱為低苯基矽(guī)橡膠,此時,橡膠的(de)硬化溫 度降到最低(dī)值(-115℃),使其具有(yǒu)最佳的耐低溫性能,在-100℃以下仍具有彈性。隨著苯基摩爾分數的增大,分子鏈的剛性也增 大,其結晶溫度反而上(shàng)升。
苯基摩爾分數在(zài)0.15~0.25時統稱為中苯基矽橡膠,具有耐燃特點(diǎn)。苯基摩爾分數在0130以上(shàng)時,統稱(chēng)為高苯基矽橡膠,具有 優良的耐輻射性能。苯基矽橡膠應用在要求耐低溫、耐燒蝕、耐高(gāo)能(néng)輻射、隔熱等場合。中苯基和高苯基矽橡膠由於加工困難,物 理性能較差,生產和應用(yòng)受到一定限製。
(4)甲基乙烯基三氟丙基矽橡(xiàng)膠
甲(jiǎ)基乙烯基三氟丙基矽橡膠(methylvinylrtrifluoropropylpolysiloxanerubber)簡稱氟矽橡膠(fluorosilicorubber), 是在(zài)乙烯基矽橡膠的分子鏈(liàn)中引入氟代烷基(一般為三氟丙基),具有優良的耐油、耐溶(róng)劑性能。例如,對於脂肪族(zú)、芳香族和氯 化烴類溶劑,石油基(jī)的各種燃料油、潤滑油、液壓(yā)油以及某些合成油,其工作溫度範圍為-50~250℃,在常溫和高溫下穩定性較好(hǎo) 。
(5)亞苯基矽橡膠和亞苯(běn)醚(mí)基矽橡膠(jiāo)
亞(yà)苯基(jī)矽橡膠和亞(yà)苯醚基(jī)矽橡膠(phenylenepolysiloxanerubberandphenylatylenesiliconerubber)是在分子鏈中含有亞苯 基或(huò)苯醚基鏈節的(de)新品種矽(guī)橡(xiàng)膠,是為適應核動力裝置和導航技術的要求而發展起來的,其主要特性(xìng)是拉伸強度較(jiào)高,耐γ射線、 耐高溫(300℃以上),但耐寒性不如低苯基矽橡膠。
(6)腈(jīng)矽橡膠
腈矽橡(xiàng)膠(nitrilsiliconerubber)主要是在分子鏈(liàn)中引入含有甲基-β-腈乙基矽(guī)氧鏈節或甲基-γ-腈丙基矽(guī)氧鏈節的一種彈 性體,其主要特點與氟矽(guī)橡膠相似(sì),即耐油、耐溶劑並具有良好的耐低溫性(xìng)能。但由於在聚合條件下存在引(yǐn)起腈基水解的因素(sù),因 此生膠的重複性差,其應用發展(zhǎn)受到一定限製。
(7)矽硼橡膠(jiāo)
矽硼橡膠(boronsiliconerubber)是(shì)在分子主鏈上(shàng)含有十(shí)硼烷籠形結構的一(yī)類新型矽(guī)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年代末已有矽硼橡膠商品係列牌號,但70年代以後很少報道,其主要原因(yīn)可能是膠料的工藝性能和硫化膠的彈性都很差(chà),而且 碳(tàn)硼的合成十分複雜,毒性大,成本昂貴。
熱硫化(huà)型(xíng)矽(guī)橡膠產品以生膠或硫化(huà)膠形式出售,一般配製成具有(yǒu)各種特性的膠料供用戶選(xuǎn)擇,按特(tè)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(yǔ)補強(qiáng)劑等組成,硫化膠物理性能屬中等,是用(yòng)量(liàng)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低苯基矽橡膠,以比表(biǎo)麵積(jī)較大的氣相法白炭黑或經過改性處理的白炭黑(hēi)作補強劑,並 通(tōng)過加(jiā)入適宜的加工助劑和(hé)特殊添加劑等(děng)綜合性配合改進措(cuò)施,改進交聯結構,提(tí)高撕裂強度。
(3)耐高溫型。采用(yòng)乙烯基矽橡膠或低苯基(jī)矽(guī)橡膠,補強劑的種類和耐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℃下仍具有彈性。
(5)低壓縮永久變形型。主要采用乙烯基矽橡膠,以乙烯基專用的有機過(guò)氧化物作硫化劑,當壓縮率為30%時,在150℃下壓 縮24~72h後的永久變形為7.0%~15%(普通矽橡(xiàng)膠為20%~30%)。
(6)電線、電(diàn)纜型。主要采(cǎi)用乙烯基矽橡膠,選用電絕緣性能良(liáng)好的(de)氣相法白炭黑為補強劑(jì),具有良好的擠出工(gōng)藝性能(néng)。
(7)耐油、耐溶劑型。主要采用氨矽橡膠,一般分為通用型(xíng)和高強度型(xíng)兩大類(lèi)。
(8)阻燃型。采(cǎi)用乙烯基矽(guī)橡(xiàng)膠,添加含鹵或鉑化合物作阻燃劑組成的膠料,具有良好的抗(kàng)燃性。
(9)導電(diàn)型(xíng),采用乙烯基矽橡(xiàng)膠,以乙(yǐ)炔炭黑或金(jīn)屬粉(fěn)末作填料,選擇高溫硫化或加成型硫化方法,可得到體積電阻率為2.0 ~100Ω·cm的矽橡膠(jiāo)。
(10)熱收(shōu)縮型。乙烯基矽橡膠中加入具有一(yī)定熔融(róng)溫度或軟化溫度的熱塑性材料,矽(guī)橡膠膠料的熱收(shōu)縮(suō)率可達35%~50%。
不用二段硫化型。采(cǎi)用乙烯基質量分數較高的(de)乙烯基矽橡膠,通過控製(zhì)生膠和(hé)配合劑的pH值,加(jiā)入特殊添加劑製得。
(11)海綿型。在乙(yǐ)烯基矽橡膠中加入亞硝基化合(hé)物、偶氮和重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(yǒu)導熱型(xíng)矽橡(xiàng)膠(jiāo)、熒光型矽橡膠及醫用級矽橡膠製品等品種出售。
隨著矽膠(jiāo)用途(tú)的不斷開發,膠料的品種(zhǒng)牌號日(rì)漸增多,過多的牌號會造成生產、貯運和銷售(shòu)工作的混亂。有些矽橡(xiàng)膠廠家已相應地將多個品種(zhǒng)分成幾種典型的(de)基礎膠和幾種特性添加劑(包(bāo)括顏料、硫化劑等(děng))出售(shòu),使用者根(gēn)據需要,按一定配方和混合技術分別(bié)配伍,即得最終矽膠產品。這種方法不但使品種簡單明了,而(ér)且生產批量大,質量穩定,成本降低,也提高了競爭性。
2.配合
熱硫化型矽橡膠的配合劑主要包括補強劑、硫化劑和某些特殊的助劑,一般隻需有5~6個組分即可組成實用配方。配方設計(jì)應 考慮以下幾(jǐ)點:
(1)矽橡膠為飽和度高的生(shēng)膠,通常不能用硫黃硫化,應采用有機過氧化(huà)物作硫化劑,因(yīn)此膠料中不得含有能與過氧化物分 解產物發生作用的活性(xìng)物質(如(rú)槽法炭黑、某些有機促進劑和防老(lǎo)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(pèi)合劑(jì)應在高溫下保持穩定,通常選用無機氧化物作(zuò)為補(bǔ)強劑(jì)。
(3)矽橡(xiàng)膠在微量酸或堿等化學試劑(jì)的作用(yòng)下易引起矽氧烷鍵的(de)裂解和(hé)重排(pái),導致矽橡膠耐熱性的(de)降低。因此在選(xuǎn)用配合劑(jì) 時必(bì)須考慮其酸堿性及過氧(yǎng)化物分解產物的酸性(xìng),以免影響(xiǎng)硫化膠(jiāo)的性能。
生膠的選擇
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(dāng)對製品的使用溫度要求較高(-90~300℃) 時,可采用低苯(běn)基矽橡膠;當(dāng)製品要求耐高低溫又需耐燃油或溶劑時,則應當采用氟矽橡膠。
硫化劑和硫化機理(lǐ)
硫化劑
用於熱硫化矽(guī)橡膠(jiāo)的硫化(huà)劑(jì)主要包括有(yǒu)機過(guò)氧(yǎng)化物、脂(zhī)肪族偶氮化合物、無機化合物和高能射線(xiàn)等,其中最常用的是有機過(guò)氧 化物(wù)。這是(shì)因為有機過氧化物一般在室溫下比較穩定,但在較高的硫化溫度下能迅速分解產生(shēng)自由基,從而使矽橡膠產生交聯。矽 橡膠常用硫化劑如表3所示。
這些過氧(yǎng)化物按其活性高低可以分為兩類(lèi):一(yī)類是通用型,活性(xìng)較高,對各種矽橡(xiàng)膠均(jun1)能起硫化作用;另一類是乙烯基專(zhuān)用型 ,因(yīn)其活性較低,僅能夠對含乙(yǐ)烯(xī)基的矽橡膠起硫化作用。
過氧化物的用量受(shòu)生膠品種、填(tián)料(liào)類型和用量、加工工藝(yì)等多種因素的(de)影響,隻(zhī)要能達到所需的交聯度(dù),應盡量(liàng)少用硫化劑。 對於乙烯基矽橡膠(乙烯基(jī)摩爾(ěr)分數為(wéi)0.0015)模壓製品用膠料來說,各種過氧化物常用用量範圍如(rú)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(shù)的增大,過氧化物用量應減小。膠漿、擠出製品膠料及(jí)膠粘劑用膠(jiāo)料(liào)中過氧化物用量應比模壓用膠料中的 大。某些場(chǎng)合下采(cǎi)用兩種過氧化物並用(yòng),可減小硫化劑用量,並可(kě)適當降低硫化溫度,提高(gāo)硫化效(xiào)應。
硫(liú)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(zài)兩個(gè)活化的甲基或乙烯基之間通過自由基(jī)反應進行的。二甲基矽橡膠(jiāo) 的交(jiāo)聯按下列反應式進行:
乙烯基矽橡膠的(de)交(jiāo)聯按(àn)下列反應式進行:
矽橡膠除常用上述過氧化物硫化外,還可用(yòng)高能射線(xiàn)進行輻射硫化。輻射硫化也是按自由(yóu)基機理進行的,當(dāng)生膠中的乙烯基摩 爾分數較高(0.01)或與(yǔ)其它橡膠並(bìng)用時,也(yě)可以用硫黃(huáng)硫化,但性能極差。

補強(qiáng)劑及相關(guān)的機理
未經補(bǔ)強(qiáng)的矽(guī)橡膠硫化膠強力很低,隻有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(jiāo)硫化膠的強度(dù)達到 3.9~9.8MPa,這對提高矽橡膠的性能,延長製品的使用壽命是極其重(chóng)要的。矽橡(xiàng)膠補強填充劑的選擇要考慮到(dào)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(xiǎng)。
矽橡膠用的補強填充劑(jì)按其補強效果的不同可分為補強性填充劑(jì)和弱補強性填充劑,前者的粒徑為10~50nm,比表麵積為70~ 400m2·g-1,補強效果較(jiào)好;後者粒徑(jìng)為300~1000nm,比表麵積在30m2·g-1以下,補強效果較差(chà)。
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(yòu)稱白炭黑。白炭(tàn)黑可分為氣相法白炭黑和沉澱法(fǎ)白炭黑(hēi)。氣相法白炭黑為矽橡(xiàng) 膠最常用的補強(qiáng)劑之(zhī)一(yī),由它補強的膠料其硫化膠的機械強度高、電性能好,並可(kě)與其它補強(qiáng)劑或弱(ruò)補強劑並用,製備不同使用要 求的膠料。
與用氣相法白炭黑補強的矽橡膠膠料相(xiàng)比,用沉澱法白炭黑補強的(de)膠料機械強度稍低(dī),介電性能(特別(bié)是受(shòu)潮後(hòu)的介電性(xìng)能) 較差,但耐熱老化性能較(jiào)好,混煉膠的成本低。對製品的機械(xiè)強度要求不高時,可單獨使用(yòng)沉澱法白炭黑或與氣相法白炭黑並用。
用處理過的白炭黑作補強劑,膠料的機械強度較高,混煉和返煉工藝性(xìng)能好,硫化膠的透(tòu)明度(dù)也好,因(yīn)此廣泛(fàn)用在醫用製品中 。此外,這種膠料的粘合性好(hǎo),溶解(jiě)性(xìng)優良,可用於粘著和製作(zuò)膠漿。
弱補強填充劑
弱補強填充劑也可稱作惰性填料,對矽橡膠補強作用很小,它們在矽橡膠中一般不單獨使用,而是與白炭黑並用,以調節矽橡 膠的硬度,改善膠(jiāo)料的工藝性能和硫化膠的耐油性能及耐溶劑性能,降低膠料的成(chéng)本。常用的弱補強劑有矽藻土、石(shí)英粉、氧化鋅 、三氧(yǎng)化二鐵、二氧化鈦、矽酸鋯和碳酸鈣等。
矽橡膠常用補強劑的用(yòng)量和物理性(xìng)能如(rú)表(biǎo)4所(suǒ)示(shì)。
助劑(jì)
(1)結(jié)構控製劑
采用氣相法白炭黑補強的矽橡(xiàng)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(yì)性能(néng),這種現象稱作“結構化”效應 。為防止和減弱這種“結(jié)構化”傾向而加入(rù)的配合劑稱為“結構控製劑(jì)”。結構控製劑通常為含(hán)有羥基或硼原子的低分子有機(jī)矽化 合物,常(cháng)用的有二苯基矽二醇、甲基苯基二乙氧(yǎng)基矽烷、四甲(jiǎ)基亞乙基二氧二甲基矽烷、低分子羥基矽油及矽氮烷(wán)等。
(2)耐熱添加劑
加入(rù)某些金屬氧化物或其(qí)鹽以及某些元素的(de)有機化合物,可大大改善矽橡(xiàng)膠的熱空氣老化性能,其中最常用的為(wéi)三氧化二鐵, 一(yī)般用量為3~5份;其它如(rú)錳、鋅、鎳和銅等金屬(shǔ)氧化(huà)物也有類似的效果(guǒ)。加入少量(少於1份)的噴霧炭黑(hēi)也(yě)能起到提(tí)高耐(nài)熱性 的作用。通常在(zài)250~300℃的溫度範圍內進行熱空氣老化,才能顯示出這些添加劑的作用。
(3)著色劑
矽橡膠常用(yòng)著色劑如下:
氧化鐵(三氧化二(èr)鐵) 紅色
鎘黃(二氧化鎘) 黃色
鉻(gè)綠(三氧化二鉻) 綠色
炭黑 黑色
鈦白(bái)(二(èr)氧化(huà)鈦) 白色
群青 藍色
(4)其它
在製備矽橡膠海綿製品(pǐn)時必須加入發泡劑,矽橡膠常用的發泡劑有(yǒu)N,N2二亞硝基五亞甲(jiǎ)基四胺和偶氮二甲酰胺等。橡(xiàng)膠膠料中 加入少量(一般少(shǎo)於1份)四氟乙烯粉,可改善膠料的壓延工藝性能及成膜性,提高硫化膠的撕裂強度。硼酸酯和含硼化合物能使 矽(guī)橡膠硫(liú)化膠具有自粘(zhān)性。采用比(bǐ)表麵積較大的氣相法白炭黑補強時,加入少量(3~5份(fèn),乙烯基(jī)質量分數一般為0.10左右(yòu))高乙 烯(xī)基矽油,膠料經硫化後,抗撕(sī)裂性能可提高至30~50kN·m-1。常用(yòng)乙烯基矽(guī)橡膠和氟橡膠配方及物理性(xìng)能見表5。
加工
矽(guī)橡膠可采用普通橡膠加工設備進行加(jiā)工,但應注(zhù)意:①加工過程(chéng)保持清潔,不能混有其它橡膠、油汙或(huò)雜質,否則會影響矽 橡膠的硫化及性能;②矽膠製品需在烘箱中進行較長時間熱空氣二段硫化,以改善硫化(huà)膠的性(xìng)能(néng)。
混(hún)煉
矽橡膠生膠比較(jiào)柔軟,具(jù)有一定的可塑(sù)性,可不經塑煉而直接采用開煉機或密煉機進行混煉。混煉方法(fǎ)可有以下幾種:
(1)開煉機混煉
雙輥開(kāi)煉機輥筒速(sù)比以(1.2~1.4)∶1為宜,快輥在後,較高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,混煉溫度宜在40℃以(yǐ)下,以防止焦燒或硫化劑的揮發損失。混煉時開始輥(gǔn)距較小(1~5mm),然後逐步增大。加料和操作 順序:生膠(包輥)-補強填充劑-結構控製劑-耐熱助劑-著色(sè)劑(jì)-薄通5次-下料,烘箱熱處(chù)理-返煉-硫化劑-薄(báo)通-停(tíng)放過夜-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(liú)化劑再薄通,停放過夜返煉,然(rán)後再停放數天返煉出片使用。混煉時(shí) 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(後輥),煉膠時必須能兩麵操作。由於矽橡膠膠(jiāo)料比較軟,混 煉時可用普通膩子刀操作,薄通時不能(néng)像普通橡膠那樣拉下(xià)薄片,而采用(yòng)鋼(gāng)、尼龍或耐磨塑料刮刀刮下。
為便於清理和防(fáng)止潤滑油漏入膠內,應采用活動膠板。氣相法白炭黑易飛揚,對人體有害,應采(cǎi)取(qǔ)相應的保護措施。如果在混 煉時直接使用粉狀過氧化(huà)物,必須采取(qǔ)防爆措(cuò)施,最好使用膏(gāo)狀過氧化物。
(2)密煉機(jī)混煉
用實驗室2L密煉(liàn)機混煉時,混(hún)煉時間為6~16min。混煉無(wú)特殊困難。當裝料係數為0.74時,采用Φ160mm開煉(liàn)機混煉也能正常 進行。排料溫度與補強填充劑的類型有關,當采用弱補強性填充劑和(hé)沉(chén)澱法白炭(tàn)黑時,排膠溫度在50℃以下;當使用(yòng)氣相法白(bái)炭黑(hēi) 時排膠溫度為70℃左右。
(3)膠料停放和(hé)返煉
矽橡膠膠料混煉結束後,停放時間應不少於(yú)24h,以使各種配合劑(特別是結構(gòu)控製劑)能與生膠充分起作用。停放後膠料變硬 ,塑性值下降,使用前必須進行返煉。返煉(liàn)采用開煉機,開始時輥距較(jiào)大(3~5mm),此時膠料較硬,表麵呈皺紋狀,包在前輥上 。隨著返煉時間的延長,膠料逐漸變軟;慢慢縮小輥距(jù)(0.25~0.5mm),膠料很快包在後輥上。待膠料變軟,表麵光滑平整後, 即可下料出片。返煉不足(zú),膠片表麵有皺紋;返(fǎn)煉過度,則膠料發粘而(ér)粘輥。返煉溫度一般(bān)控製在室溫。
擠出
矽(guī)橡膠(jiāo)一般比較柔軟,擠出(chū)效果較好,易於操作,可擠出各種(zhǒng)不同形狀和尺寸(cùn)的製品,其加工設備和工具基本上與(yǔ)普通橡膠相 似(sì)。
出機(jī)一般是用Φ30或Φ65mm的單螺紋(wén)螺杆,長徑比為(10~12)∶1效果較好。擠出時盡量保持低溫,以不(bú)超過40℃為宜(yí),故 機筒和螺杆均須通冷卻水。對質(zhì)量要(yào)求較高的(de)產(chǎn)品可在靠近機頭部分加裝80~140目濾網,以除去膠料中的雜質,改善(shàn)擠出質量。
矽(guī)橡(xiàng)膠(jiāo)擠出半成品柔(róu)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(lǎn)工業通常用高壓(yā)蒸汽 連續硫化。如在擠(jǐ)出後(hòu)不能連續硫化,為防止(zhǐ)變形,擠出後應立即用(yòng)圓盤、圓鼓或輸送(sòng)帶接取,用(yòng)滑石粉隔離以免相互粘結。若發 現膠料過(guò)軟(ruǎn)而不(bú)適(shì)於擠出時(shí),可在膠料(liào)中再混入3~5份氣相法(fǎ)白炭黑(hēi)。
用於擠出的膠料配(pèi)方,其硫化劑用量應比模壓製品的適當增(zēng)大,矽橡膠的擠出速度(dù)低於其它橡膠,當要求與其它橡膠達到相同 擠(jǐ)出速度時,應采(cǎi)用較高的螺杆轉速。
壓延
壓延機一般采用立式三輥壓延機。用於生產膠片時,中輥是固定的,中(zhōng)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(shí),上輥溫度為50℃,中輥應(yīng)保持為室溫(wēn),下輥用冷卻水冷(lěng)卻。壓延速度一般為(wéi)60~7500px·min-1,不 宜過快,先以低速調整輥距(中、下輥),以保證一定的壓延厚度,然後再提高至正常(cháng)速度(dù)進行連續操作。
當(dāng)三輥壓(yā)延機用於矽橡膠貼膠和擦膠時,織物(wù)替代了墊布(聚(jù)酯薄膜)在中輥和下輥之間通過。三輥壓延機隻(zhī)適用於(yú)單麵覆膠 ,長期生產(chǎn)時應采用(yòng)四輥壓延機。
用於壓延的膠料必(bì)須正確控製其返煉程(chéng)度,最好在煉膠機上先不充分返煉,以期在壓延過程中獲得(dé)足夠返煉,這樣可以避免膠 料(liào)在壓延過程中(zhōng)因(yīn)返煉過度而粘輥。膠料配(pèi)方對壓延也有(yǒu)一定的影響,采用補強性填充劑的膠料壓(yā)延工藝性能較好(hǎo)。
塗膠
塗膠是指把矽橡膠(jiāo)膠漿用浸漿或刮(guā)漿的方(fāng)法(fǎ)均勻分布在織物上用以改進薄膜製品的(de)強(qiáng)力和屈撓性能,使織物耐潮,以製造耐高 溫的電絕緣材料等。
(1)膠漿(jiāng)製備
供製膠漿用的(de)矽橡膠膠料其硫化劑多采用過氧化二苯甲酰(BP),用量比一般模型製品稍大。補強填充劑若采用氣相法白炭黑 ,用量(liàng)不宜超過40份,並適(shì)當增大結(jié)構控製劑的(de)用量(liàng),采用甲(jiǎ)苯或(huò)二甲苯等揮發性溶(róng)劑。
混煉膠經充分返煉(liàn)後下薄片,然後剪成小(xiǎo)塊,置於溶劑中浸泡過夜,采用攪拌機或混(hún)合器進行攪拌,製成固形物質量分數為 0.15~0.25的(de)膠漿。膠(jiāo)漿應保(bǎo)存在40℃以下的環境中。
(2)織物預處理
矽橡膠塗膠用(yòng)的底層織物一般采用玻璃布、尼龍和聚酯(zhǐ)等。其中玻璃布因具有耐熱性好、強度高和吸濕性低等特點應用較多。 玻璃纖維在拉絲過程中薄膜塗有石蠟潤滑劑(占織物質量的0.2%~0.5%),在(zài)硫化溫度下易揮發,影響膠料與織物的結合(hé),必須在 塗膠前(qián)進行脫蠟。尼龍和聚酯(zhǐ)的熱變形較大,影響橡膠和織物的結合(hé),為此在塗膠前須進行熱定型,即(jí)將織物在一(yī)定牽伸下,進行 短時間熱處(chù)理,尼龍的處理溫度為170~175℃,聚酯處理溫度為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(zhī)物經膠粘劑表麵(miàn)處理後,即可用塗膠機將膠漿均(jun1)勻塗在織物上(shàng),然後經幹(gàn)燥、硫化即成。硫化一般分兩段進行:一段溫度為 120~130℃,二段溫度為230℃。塗層的厚度可以通過改變膠液的粘(zhān)度或調節織物通過塗(tú)膠槽的速度來控製。
粘合
矽橡膠能與很多材料,包括金屬(shǔ)、塑料、陶瓷、纖維(wéi)、矽橡膠本身以及(jí)其它一些橡膠粘合,采用能與矽橡膠本身同(tóng)時硫化的膠 粘劑可使矽橡膠與被塗層之間獲得最好粘合。
矽橡膠(jiāo)硫化膠之間的(de)粘合一(yī)般采用膠粘劑。常用膠粘(zhān)劑配方舉例如下:乙烯基矽橡(xiàng)膠 100;氣相法白炭(tàn)黑 35;三氧化二鐵 5;硼酸正丁酯 3;膏狀硫化劑DCBP 3。
硫(liú)化
矽橡膠硫化工藝不是一次完成,而是分兩個(gè)階(jiē)段進行的,膠料在加壓下(如模壓硫化、硫(liú)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,稱為一段硫化(或定型硫化(huà));在烘箱中高溫硫化,以進一步穩定硫化膠各項物理性能,稱為二 段硫化(或後硫化)。
(1)一段硫化
①模(mó)型製品硫化。可采用平板硫化、傳遞模壓硫化和注壓硫化。硫化(huà)條(tiáo)件如表6所示。
矽橡膠製品硫化時,一般不使(shǐ)用脫模劑,應迅速裝料、合模、加壓,否則容易焦燒,特別是含有硫化劑BP和(hé)DCBP的(de)膠料(liào)。傳遞 模壓硫化是一種加工(gōng)矽橡(xiàng)膠膠料應用較廣泛的工藝,與每模單孔的平板硫化比較,其優點是加工周(zhōu)期短,並能硫化複雜的(de)特別是(shì)帶 有插入物和銷釘的橡膠件。與注壓硫化比較,設備成本較低。
注壓硫化模製品(pǐn),可(kě)提高勞動生產率,降低勞動強度,同時還(hái)可以減小過氧化物的用量,提(tí)高製品的抗撕裂性能,改善壓縮永 久變(biàn)形性能,但製品收縮(suō)率較大。
②擠出製品的硫化。可采(cǎi)用蒸汽加壓硫化、熱空氣連續硫化、液體(tǐ)硫化槽連(lián)續硫(liú)化、鼓式硫化和輻射硫化等方(fāng)法。前3種方法 較常用。
(2)二段硫化
矽橡膠製品經過(guò)一段硫化後,有些低(dī)分子物質存在於硫化(huà)膠中,影響製品性能。例如,采用通用型(xíng)硫化(huà)劑(如硫化劑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;增大硫化劑的用量(liàng)將縮小海綿孔的孔 度,增大密度,產生較厚的孔壁。此外,硫化溫度(dù)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發泡劑,然後在受(shòu)壓狀態下加熱硫化使橡膠發泡,可(kě)製得矽橡膠海綿。但必須(xū)注意以(yǐ)下幾個問題。
(1)應選用其分解產物不影(yǐng)響矽橡膠(jiāo)耐熱性的發泡(pào)劑。一般采用有(yǒu)機發泡劑如發泡劑BN、尿素等,其分解產物在二段硫化中 除去。
(2)適當控(kòng)製硫化劑和發泡劑(jì)的用量,以使發泡速度與硫化速度相匹配。增大發泡劑的用量(liàng),將增大海綿孔的(de)孔度,降低密 度;增大硫化劑的(de)用(yòng)量將縮(suō)小海綿孔的孔度,增大(dà)密度,產(chǎn)生較(jiào)厚的孔壁。此外,硫化溫度對海綿的發孔情況也有很大影響。
(3)硫化劑適當並(bìng)用可較好地控製海綿孔度和密度。通(tōng)常硫化劑DBPMH與BP或TBPB與DCBP並用效(xiào)果較好。
(4)可采用2號氣相法白炭黑或2號氣相法白炭黑與沉澱法白炭(tàn)黑並用作補強劑。應嚴格控製膠料的塑性值,塑性值過大,發 孔時易造成(chéng)過度膨脹,形成粗燥的開孔結構,甚至很(hěn)多(duō)孔破裂;塑性值過小,則(zé)發(fā)孔不足,產品較硬。采用弱(ruò)補強性填充劑的膠料 比較容易控製塑性值,返煉的膠料最好當天使用。
(5)發泡劑應均勻分散於膠料中。一般發泡劑粒子易結團,難以分散,可先製成生膠/發泡(pào)劑母煉膠配比(1∶1),再進行混 煉,以提高分(fèn)散效果。
(6)采用模壓工藝的膠料,應注(zhù)意去除(chú)膠料中的氣泡,防止破壞海綿結構。
用於(yú)模壓海綿製品的膠料,經混煉出片後,應根據(jù)模具規格進行裁料,並在表麵塗隔離劑,以備入模硫化(huà)。一般用滑石粉作隔 離劑,也可用白(bái)炭(tàn)黑。
矽(guī)橡膠海綿模型製品的定(dìng)型硫化有兩種方法:一(yī)種是一步法(fǎ),即膠料在模具中一次發孔成一定形(xíng)狀和尺寸的海綿,二段(duàn)硫化不 再發孔;另一種是兩(liǎng)步法,即先使膠(jiāo)料在模具(jù)中進行短(duǎn)時間硫化,使其初步發孔並恰(qià)好形成一層表(biǎo)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,前一種的硫化時間通常為15~20min,後一種的(de)硫化時間一般在5min之(zhī)內。
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