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有機矽熱門膠(jiāo)種(zhǒng)認識,熱硫(liú)化矽橡膠製品的加工及生產配(pèi)合機製!

文章出處(chù):廣東草莓视频在线看污科技(jì)有限公司 人氣:-發表時(shí)間:2019-01-11

有機矽材質以及工藝不計其數,而至今(jīn)所屬比較熱門的工藝以及膠種還是屬(shǔ)於熱硫化加(jiā)工成型矽橡膠(jiāo)製品,如今在(zài)不同行業之中很 多產品被矽橡膠材料所代(dài)替,而代替的因素很明了,主要還是因(yīn)產(chǎn)品的特性和多方麵的變化和獨有的性(xìng)能調配,而矽橡膠製品材料 可分(fèn)為多方麵(miàn)功能以及工(gōng)藝進行實際調配(pèi),所以對於工(gōng)藝(yì)配合以及生(shēng)產加工(gōng)你有了解過(guò)嗎?


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熱硫化型矽(guī)橡膠(jiāo)是指相對分子(zǐ)質量高(40萬~60萬)的矽橡膠。采用有機過氧化物作硫化劑,經過加(jiā)熱使有機過氧化物(wù)分解產生遊 離基,並與橡膠(jiāo)的(de)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(jiāo)是(shì)應用最早的一類橡膠,發展至今已有許多品種,按化學組成不同分為以下7種:

 

  (1)二甲基矽橡膠

  二甲基矽橡膠(polydimethylsiloxanerubber)簡稱甲基矽橡膠,是矽橡膠中最老的品種。在-60~250℃溫度範圍內能(néng)保持良好彈性。由於存在硫化活性低、工藝性能差、厚壁製品在二段硫化時易(yì)發(fā)泡、高(gāo)溫壓縮變形 大等缺點,目前除少量用於織物(wù)塗覆外,已被甲基乙烯基矽橡膠替代。

 

  (2)甲基乙(yǐ)烯基矽橡(xiàng)膠

 

  甲基乙烯基矽橡膠(methylvinylpolysiloxanerubber)簡(jiǎn)稱乙烯基矽橡膠,是由二甲基矽氧烷與少量乙烯基矽(guī)氧烷共聚而成 ,乙烯基(jī)摩爾分數一(yī)般為0.001~0.003。少量不飽和乙烯基的引入使其硫化(huà)工(gōng)藝及成品性能,特別是耐熱老化性和高溫抗壓縮變形 有很大改善。在矽橡膠生產中,甲基乙烯基矽橡膠產量最大、應用(yòng)最廣、品種牌號最多,除大量應用的通用型膠料外,各種專用型 矽橡膠和具有加工特性的(de)矽橡膠(如高強(qiáng)度矽橡膠、低壓縮永久(jiǔ)變形(xíng)矽橡膠、導電(diàn)矽橡膠、導(dǎo)熱矽橡膠以及不用二段(duàn)硫化矽橡膠、 顆粒矽橡膠(jiāo)等)也都以其為基礎進行加工配合。

 

  (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,是在乙烯基矽(guī)橡膠的(de)分子鏈中引入二苯 基矽氧烷鏈節(jiē)(或甲基苯基矽氧烷鏈節)而製成的。當苯基摩爾分數(shù)為0.05~0.10時,統稱為低苯基矽橡膠,此時,橡膠的硬(yìng)化(huà)溫 度降到最低值(-115℃),使其具有最佳的耐低溫性能,在-100℃以下仍具有彈性。隨著苯基(jī)摩爾分數的增大,分子鏈的剛性也增 大,其結晶溫度反而上升。

 

  苯基摩爾分數在0.15~0.25時統稱(chēng)為中苯基矽橡(xiàng)膠,具有耐燃(rán)特點。苯基摩爾分數在0130以上時,統稱(chēng)為高苯基矽橡膠,具有 優良的(de)耐輻射性能(néng)。苯基矽橡膠應用在要求耐低溫、耐燒蝕、耐高能輻射、隔熱等場合。中苯基和高苯基矽橡膠由於加(jiā)工困難,物 理(lǐ)性能較差,生產和應用(yòng)受(shòu)到(dào)一定限製。

 

  (4)甲基乙(yǐ)烯基三氟丙基矽橡膠

  甲基乙烯(xī)基三氟丙基矽橡膠(methylvinylrtrifluoropropylpolysiloxanerubber)簡稱氟矽橡膠(fluorosilicorubber), 是在乙烯基矽橡膠(jiāo)的分子(zǐ)鏈(liàn)中引入氟代烷基(一般為三(sān)氟丙基),具有優良的耐油、耐溶劑性能。例如,對於脂(zhī)肪(fáng)族(zú)、芳香族(zú)和氯 化烴類溶劑,石油(yóu)基的(de)各種燃料油、潤滑油、液壓油以(yǐ)及某些(xiē)合成油,其工作(zuò)溫度範圍為-50~250℃,在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(yà)苯基矽橡膠和亞苯醚基矽橡膠(phenylenepolysiloxanerubberandphenylatylenesiliconerubber)是(shì)在分子鏈中含(hán)有亞苯 基或苯(běn)醚基鏈節的新品種矽橡膠,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(yào)特性是拉伸強度較高,耐γ射線、 耐高溫(300℃以上),但耐(nài)寒性(xìng)不如低苯(běn)基矽橡膠。

 

  (6)腈矽橡膠

  腈矽橡膠(nitrilsiliconerubber)主要是在分子鏈中引(yǐn)入含有甲基-β-腈(jīng)乙基矽氧鏈節或甲基-γ-腈丙基矽氧鏈節(jiē)的一種彈(dàn) 性體,其主要特點與(yǔ)氟矽橡膠相似,即(jí)耐油、耐(nài)溶劑並具有良好的耐低溫性(xìng)能。但由於在聚合條件(jiàn)下存在引起腈基水解的因素(sù),因 此生膠的(de)重複性差,其應用發展受到一(yī)定限製。

 

  (7)矽硼橡膠

  矽硼橡膠(boronsiliconerubber)是在分子主鏈上含有十硼烷籠形結構(gòu)的(de)一類新型矽橡(xiàng)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(lián)續工作幾小時,而在-54℃下仍能保持彈性。適於在高(gāo)速(sù)飛機及(jí)宇宙飛船中作密封材料。美國 在60年(nián)代末已有矽硼橡膠商品係列牌號(hào),但70年代(dài)以後很少報道,其主要原因可能是膠料的工(gōng)藝性(xìng)能和硫化膠的彈性都很差,而且 碳硼的合(hé)成十分複雜(zá),毒性大,成本昂貴。

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  熱硫化型矽橡膠產品以生膠(jiāo)或(huò)硫(liú)化膠形式出售(shòu),一般配製(zhì)成具有各種特(tè)性的膠料供用戶選擇,按特性不同可分成下(xià)列幾類:

 

  (1)通用(yòng)型(一般強度型)。由乙(yǐ)烯基矽橡膠與補(bǔ)強劑等組成,硫化膠物理性能屬中等,是用量(liàng)最大、通(tōng)用性最強的一類膠 料。

  (2)高強度型(xíng)。采用乙烯基(jī)矽(guī)橡膠(jiāo)或低(dī)苯基矽橡膠,以比表麵積(jī)較大的氣相法白炭黑或經過改性處理的白炭黑作補強劑,並 通過加入(rù)適宜的加工(gōng)助劑(jì)和特殊添加(jiā)劑等綜合性配合改(gǎi)進措施,改進交聯結構(gòu),提高撕裂(liè)強度。

  (3)耐高溫(wēn)型。采用乙烯基(jī)矽橡膠(jiāo)或低苯基矽橡膠,補強劑(jì)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(dī)苯基矽(guī)橡(xiàng)膠,脆性溫度達(dá)-120℃,在-90℃下仍具有(yǒu)彈性。

  (5)低壓(yā)縮(suō)永久變形(xíng)型。主(zhǔ)要采用乙烯基矽橡膠,以乙烯基專用的有機過氧化物作硫化劑,當壓縮(suō)率為30%時,在150℃下壓 縮24~72h後的永久變形(xíng)為7.0%~15%(普通矽橡膠(jiāo)為(wéi)20%~30%)。

  (6)電線、電纜型。主要采用乙烯基矽橡膠,選用電絕緣性能良好的氣(qì)相法白炭黑為補強劑,具有良好(hǎo)的擠出工藝(yì)性能。

  (7)耐油、耐(nài)溶劑型。主要(yào)采用氨矽橡膠,一般分為通用型和高強度型(xíng)兩大類。

  (8)阻燃型。采(cǎi)用乙烯基矽橡膠,添加含鹵或鉑化合物作阻燃劑組成的膠料,具有良(liáng)好的抗燃性。

  (9)導電型,采用乙烯基矽橡膠,以乙炔炭黑或金(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(xiàng)膠。

  (10)熱收縮型(xíng)。乙烯基矽橡膠中加入具有一定熔融溫度或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。采(cǎi)用乙烯基質量(liàng)分數較高的乙烯基矽橡膠,通過控製生膠和配合劑的pH值,加入特殊添加劑製得。

  (11)海(hǎi)綿型。在乙烯基矽橡膠中加入亞硝基(jī)化合物、偶氮和重氮化合(hé)物等有機發泡劑,可製得發泡均勻的海綿。

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  除此之外(wài),國外尚有導熱(rè)型矽橡膠、熒光型矽橡(xiàng)膠及醫用級矽橡膠製品等品種出售。

 

  隨著矽膠用途的不斷開發,膠料的品種牌號(hào)日漸增多(duō),過(guò)多的牌(pái)號會造成生產、貯運(yùn)和銷(xiāo)售工作的混亂。有些矽橡膠廠家已相應地(dì)將多個品種分成(chéng)幾種典型的基礎膠和幾種特性(xìng)添加劑(包括顏料、硫化劑(jì)等)出售(shòu),使(shǐ)用者根據需要,按一定配方和混合技術分別配伍,即得最(zuì)終矽膠產品。這種方(fāng)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(jì)主要包括補強劑、硫(liú)化(huà)劑和某些特殊的助劑,一般隻需有5~6個組分即可(kě)組(zǔ)成實用配方(fāng)。配方設計應 考慮以下幾點:

  (1)矽橡膠為(wéi)飽和度高的生膠,通常(cháng)不能用硫黃硫化,應采用有(yǒu)機過氧化(huà)物(wù)作硫化劑,因此膠料中不得含有能與過氧化物分 解產物發生作(zuò)用的活性物(wù)質(如(rú)槽法炭黑、某些有機促進劑和防老劑等),否則會影響硫化(huà)。

  (2)矽橡膠製品一般(bān)在高溫下使用,其配合劑應在高溫下保持穩定,通常選用無機氧化物作為補強劑(jì)。

  (3)矽(guī)橡膠(jiāo)在(zài)微量酸或堿等化(huà)學試劑的作用下易引起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(shí)必須考慮其酸堿性及過氧化物分解產物的酸性,以免影響硫化膠的性(xìng)能(néng)。

 

  生膠的選擇

  對於使用溫度要(yào)求一般(-70~250℃)的矽橡膠製品,都可采用乙烯基矽橡膠;當對製品的使用溫度要求較高(-90~300℃) 時,可采用低苯基(jī)矽(guī)橡膠;當製品要求耐高低(dī)溫又需耐燃油或溶劑時,則應當采用氟矽橡膠。

 

  硫化劑和(hé)硫化機理

  硫化(huà)劑

  用於熱硫化(huà)矽橡膠的硫化劑主要包括有機(jī)過氧化物、脂肪族偶氮化合物、無機化(huà)合(hé)物和高能射線等,其(qí)中最常用(yòng)的是有機過氧 化(huà)物。這(zhè)是因(yīn)為有機過氧化(huà)物一般在室溫下比較穩(wěn)定,但在較高的硫化溫(wēn)度下能(néng)迅速分解產生自(zì)由基,從而使矽橡膠產生交聯。矽 橡膠常用硫化劑如表3所(suǒ)示。

 

  這些過(guò)氧化物按其活性高低可以分為兩類:一類是通用型,活性較高,對各種矽橡膠均(jun1)能起硫化作(zuò)用;另一類是(shì)乙烯(xī)基專用型 ,因其(qí)活性較(jiào)低,僅能夠對(duì)含(hán)乙烯基的矽橡(xiàng)膠起硫化作(zuò)用。

 

  過氧化物的用量受生膠品種、填料(liào)類型和用(yòng)量、加工工藝等多種因素的(de)影響,隻要能達到所需的交聯(lián)度,應盡量少用硫化劑。 對於乙烯基矽(guī)橡膠(jiāo)(乙烯基(jī)摩爾分數為0.0015)模壓製品用(yòng)膠料來說,各種過氧化物(wù)常用用量範圍如下(xià)(以100份生膠計(jì)):BP  0.5~1份;DCBP 1~2份;DTBP 1~2份;DCP 0.5~1份;DBPMH 0.5~1份(fèn);TBPB 0.5~1份。

 

  隨著乙(yǐ)烯基質量分數的增大,過氧化(huà)物用量應減小。膠漿(jiāng)、擠出製品膠料及膠粘劑用膠料中過氧化物用量(liàng)應比模壓用膠料中的 大。某(mǒu)些場合下采用兩種(zhǒng)過氧化物並用,可(kě)減小硫化(huà)劑用量,並可適當降低硫化溫度,提高硫(liú)化效應。

 

  硫化(huà)機理

  矽橡膠以過氧(yǎng)化物硫化時,過氧化物對矽橡膠的交聯是在兩個活(huó)化的甲基或乙烯基之間通過自由(yóu)基反應進行(háng)的。二甲基(jī)矽橡膠 的交聯按(àn)下列反應式進行:

 

  乙烯基矽(guī)橡膠的交聯按(àn)下(xià)列反應式進行:

  矽橡膠除常用上述過(guò)氧化物硫化外,還(hái)可用高能射線進行輻射硫化。輻射硫化也是按自由基機理進行的,當生膠中(zhōng)的乙(yǐ)烯基摩 爾分數較高(0.01)或與其(qí)它橡膠並用時,也可以用硫黃硫化,但性(xìng)能極差(chà)。

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  補強劑及相關的(de)機(jī)理

  未經(jīng)補強的矽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(rù)適當的補強劑可使矽橡膠(jiāo)硫化膠的強度達到 3.9~9.8MPa,這對提高矽橡膠的性能,延長製品的使用壽(shòu)命是極其重(chóng)要的。矽橡膠補強填充劑的選擇(zé)要考慮(lǜ)到矽橡膠的高溫使用及 用(yòng)過氧化物硫化(特(tè)別是用有酸堿性的物質)對矽(guī)橡膠的不利(lì)影響。

 

  矽橡膠用的補(bǔ)強填充劑(jì)按其補強效果的不同可分為補強性填充劑和弱補強性填充劑,前者的粒徑為10~50nm,比表麵積為70~ 400m2·g-1,補(bǔ)強效果較好;後者粒徑為300~1000nm,比表麵積在30m2·g-1以下,補強效果較差。

 

  補強(qiáng)填充劑

  矽橡膠的補強填充劑主要是指合成二氧化矽,又稱白炭黑。白炭黑可分為氣相法(fǎ)白炭黑和沉澱法白炭黑。氣相(xiàng)法白炭黑為矽橡 膠最常(cháng)用的補強劑之一,由它補強的膠料其硫化膠的機械強(qiáng)度(dù)高、電性能好,並可與其它補強劑或弱補強(qiáng)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(jiāo)料相比,用沉澱法(fǎ)白炭黑補強的膠料機械強度稍低,介電性能(特別是受潮後的介電性能(néng)) 較差,但耐熱老化(huà)性能較好,混煉膠(jiāo)的成本低(dī)。對製品的機械強度要求不高時,可單獨使用沉澱法白炭黑(hēi)或與氣相法白炭黑並用。

 

  用處理過的白炭黑作(zuò)補強劑,膠料的機械強度較(jiào)高,混煉和返煉(liàn)工藝性能好,硫化膠的透明度也好,因此廣泛用在醫用(yòng)製品中 。此外,這(zhè)種膠料的粘合性好,溶解性優良,可用於粘著和製作膠(jiāo)漿。

 

  弱補強填充劑

  弱補強填充劑也可稱作惰性填料,對矽橡(xiàng)膠補強作用(yòng)很小,它們在矽橡膠(jiāo)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,改善膠料的工藝性能和硫化膠的(de)耐油性能及耐溶劑性(xìng)能,降低(dī)膠料的成本。常用的弱補強劑有矽藻(zǎo)土、石英(yīng)粉、氧(yǎng)化(huà)鋅 、三氧化二鐵、二氧化鈦、矽(guī)酸鋯和碳酸鈣等。

 

 

 

  矽橡膠常用補強劑的用量和物理性能如表4所示(shì)。

  助劑

  (1)結構控製劑

  采用氣相法白炭黑補強的矽橡膠膠料貯存過程中會變(biàn)硬,塑性值下降,逐(zhú)漸失(shī)去加工工藝性能,這種現象稱作結構化效應(yīng) 。為防止和減弱(ruò)這種結構化(huà)傾向而加入的配合(hé)劑稱為結構控製劑。結構(gòu)控(kòng)製劑通常為含(hán)有羥(qiǎng)基或硼原(yuán)子的低分子(zǐ)有機矽化 合物,常用(yòng)的有二苯基矽二醇、甲基苯基二乙氧(yǎng)基矽烷、四甲基亞乙基二氧二甲(jiǎ)基矽烷、低分子羥基矽油及矽氮烷等。

 

  (2)耐(nài)熱(rè)添加劑

  加入某些(xiē)金(jīn)屬氧化物或其鹽以及某些元素的有(yǒu)機化合物,可大大改善(shàn)矽橡膠的熱空氣老化性能,其中最常用的為三氧化二鐵, 一般用(yòng)量為3~5份;其它如錳、鋅(xīn)、鎳和銅等金屬氧化物也有類(lèi)似的效果。加入少量(少於1份)的噴霧炭黑也能起到(dào)提高耐熱(rè)性 的作用。通常(cháng)在250~300℃的溫(wēn)度範圍內進行熱空氣老化(huà),才能顯示出這些(xiē)添加劑的作用。

 

  (3)著色劑

  矽橡膠常用著色劑(jì)如下:

  氧化鐵(三氧化二鐵) 紅色

  鎘黃(二氧化鎘(gé)) 黃色

  鉻綠(三氧化二鉻) 綠色

  炭黑 黑色

  鈦白(二氧化鈦) 白色

  群青 藍色

 

  (4)其它(tā)

  在製備矽橡膠(jiāo)海綿製品時必須加入發泡劑,矽橡膠常用的發泡(pào)劑有N,N2二亞硝基(jī)五亞甲基四胺和偶氮二甲酰胺等。橡膠膠(jiāo)料中 加入少量(liàng)(一般少於1份)四氟乙烯粉,可改善膠料的壓延工藝性(xìng)能及成膜性,提高硫化膠的撕裂強度。硼酸(suān)酯和含硼化合物能使 矽橡膠硫化(huà)膠具有自粘性。采(cǎi)用比表麵積較(jiào)大的(de)氣相法白(bái)炭黑補強時,加入少量(3~5份,乙烯基質量分數一般為0.10左右(yòu))高乙 烯基矽油,膠料經硫化後,抗撕裂性能可(kě)提高至30~50kN·m-1。常用(yòng)乙烯基矽橡膠和氟橡膠配方(fāng)及物理性能見表5。

 

  加工

  矽橡膠可采(cǎi)用普通橡膠加工設備進行加工,但應(yīng)注意:①加(jiā)工過程保持清潔,不能混有其它橡膠、油汙或雜質,否則會影響矽 橡膠(jiāo)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(qì)二段硫化,以改善硫化膠的(de)性能。

 

    混煉

  矽橡膠生(shēng)膠比較柔軟,具有一定的可塑性,可不經塑煉而直接采用開(kāi)煉(liàn)機或密煉機進行混煉。混煉方法可有以下(xià)幾種:

 

  (1)開煉機混煉

  雙輥開煉機輥筒速比以(1.2~1.4)∶1為宜,快輥(gǔn)在後,較高(gāo)的速(sù)比導致較快的混(hún)煉,低速(sù)比可使膠片光滑。輥(gǔn)筒必須通有 冷卻水,混煉溫度宜在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(1~5mm),然後逐步(bù)增大。加料和操作 順序:生膠(包輥)-補強填(tián)充劑(jì)-結構控製劑-耐熱助(zhù)劑-著色劑-薄通5次-下料,烘箱熱處(chù)理-返煉-硫化劑-薄通-停放過夜-返煉- 出片。膠(jiāo)料也可不(bú)經烘箱熱處理(lǐ),在(zài)加入耐熱(rè)助劑後,加入硫化劑再薄通,停放過夜返煉,然後再停放數天(tiān)返煉出片使(shǐ)用。混(hún)煉(liàn)時 間(jiān)為20~40min。

 

  矽橡膠在加入煉膠機時包慢輥(前(qián)輥),混煉時則很快包快輥(gǔn)(後輥(gǔn)),煉膠時必須(xū)能(néng)兩麵操作。由於矽橡膠膠料比較軟,混 煉時可用普通膩子刀操作,薄通時(shí)不能像普通橡膠那樣拉下薄片(piàn),而采用鋼、尼龍或(huò)耐(nài)磨塑料刮刀刮下。

 

  為便於清理(lǐ)和防(fáng)止潤(rùn)滑(huá)油漏(lòu)入膠內,應采用活動膠板。氣相法白炭黑易(yì)飛揚,對人體(tǐ)有害,應采取相應的保護措(cuò)施。如果在混 煉時(shí)直接使用粉狀過氧化物,必須采取防爆措施,最好使用膏狀過氧化物。

 

  (2)密煉機(jī)混煉

  用實驗室2L密煉(liàn)機混煉時,混煉時間(jiān)為6~16min。混煉無特殊困難。當裝料係數為0.74時(shí),采用Φ160mm開煉機混(hún)煉也能正常 進行。排料溫度與補強填充劑的類型有關(guān),當采用弱(ruò)補強性填充劑和沉澱(diàn)法白炭黑時,排膠溫度在50℃以下;當使用氣相法白炭黑 時排(pái)膠溫度(dù)為70℃左右。

 

  (3)膠料停放和返煉

  矽橡膠膠料混煉結束後(hòu),停(tíng)放時間應不少於24h,以使各種配合劑(特別(bié)是結構控製劑)能與生膠充分起作用。停放(fàng)後膠料變硬(yìng) ,塑性值下降,使用前必須進行返煉。返煉采用開煉機,開始時輥距較大(3~5mm),此時膠料較硬,表麵呈皺紋狀,包在前輥上 。隨著返(fǎn)煉時間的延長,膠料逐漸變(biàn)軟;慢慢(màn)縮(suō)小輥距(0.25~0.5mm),膠料很快包在後輥上。待(dài)膠料變軟,表麵光(guāng)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,則膠料發粘而粘輥。返煉溫度(dù)一般控製在室溫。

 

  擠出

  矽橡膠一般比較(jiào)柔軟,擠出效果較好,易於操作,可擠出(chū)各(gè)種不同(tóng)形狀和(hé)尺寸的(de)製(zhì)品,其加工設備和(hé)工具(jù)基本上與普通橡膠相 似。

  出機一般(bān)是用Φ30Φ65mm的單螺紋螺杆,長徑比為(wéi)(10~12)∶1效果較好。擠(jǐ)出時盡量保持低溫,以不(bú)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(kě)在靠近(jìn)機頭部分加裝80~140目濾網,以除去膠料中的雜質(zhì),改善擠出質量(liàng)。

 

  矽橡膠擠出半成品柔軟而易變形,因此必(bì)須立即進行硫化(huà)。最常用的方法是熱空氣連續硫化;電線(xiàn)、電纜工業通常用高壓蒸汽 連續硫化。如在擠出後不能連續硫化(huà),為(wéi)防止(zhǐ)變形,擠出後應(yīng)立即用圓盤、圓鼓或輸送帶接(jiē)取,用滑石粉隔離以免相互粘結。若發(fā) 現膠(jiāo)料過軟而不(bú)適於擠出時,可在膠料中(zhōng)再混入3~5份氣相(xiàng)法白炭黑。

 

  用於(yú)擠出的膠料配方,其(qí)硫化劑用量應(yīng)比模壓製品的適(shì)當增大,矽橡膠的擠出速度(dù)低於其它橡(xiàng)膠,當要求與其它橡膠達到相同 擠出速度時(shí),應采用較高的螺杆轉速。

 

  壓延

  壓延機一般采用立式三(sān)輥壓延機。用於生產(chǎn)膠片時(shí),中輥是固定的,中輥轉速比上(shàng)輥快(kuài),速(sù)比為(1.1~1.4)∶1,下輥的轉速 和中輥(gǔn)相同。當壓延機開(kāi)動時,上輥溫度為50℃,中輥應保(bǎo)持為室溫,下輥用冷卻水冷卻。壓延(yán)速度(dù)一般為60~7500px·min-1,不 宜過快,先以低速調整輥距(中、下輥),以保證一定的壓延厚度,然後再提高至正常速度進行連續操作(zuò)。

 

  當三輥壓延機用於矽橡膠貼膠和(hé)擦膠時,織物替代了墊布(聚酯薄膜)在中輥(gǔn)和下輥之間通過。三輥壓延機隻適(shì)用於(yú)單麵覆膠 ,長期生產(chǎn)時應采用四輥壓延機。

 

  用於壓延的膠料必須正確控製其返煉程度,最(zuì)好在煉膠(jiāo)機上先不充分(fèn)返煉,以期在壓延過程中獲得足夠返煉,這樣可以避免膠 料(liào)在壓延(yán)過程中因返煉過(guò)度而粘輥。膠料配(pèi)方對(duì)壓延也有一定的影響,采(cǎi)用補強性(xìng)填充劑的膠料壓延(yán)工藝性能較好。

 

  塗膠

  塗(tú)膠是指把矽橡膠膠漿用(yòng)浸漿或刮(guā)漿的(de)方法均勻分布在織物(wù)上用以(yǐ)改進薄膜製品的強力和屈撓性(xìng)能,使織(zhī)物耐潮,以製造耐高 溫的(de)電絕緣材料等。

 

  (1)膠(jiāo)漿製備

  供製膠漿用(yòng)的矽橡膠膠料其硫化劑多采用過氧化二(èr)苯甲酰(BP),用量比(bǐ)一般模型製品稍大。補強填充劑若采用氣相法白炭黑 ,用量不宜(yí)超過40份,並(bìng)適(shì)當增大結(jié)構控製劑的用量,采用甲苯或二甲苯等揮(huī)發(fā)性溶劑。

  混煉(liàn)膠經充分返煉後下薄片,然(rán)後剪成(chéng)小塊,置於溶劑中浸泡過夜,采用攪拌機或混合器進行攪拌,製成固形物質量分數為 0.15~0.25的膠漿。膠漿應保存在40℃以下的環境中。

 

  (2)織物(wù)預處理

  矽橡膠(jiāo)塗膠用的底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、強度高和吸濕性低等特點應用較多(duō)。 玻璃(lí)纖(xiān)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%),在硫化溫度下易揮發,影響膠料(liào)與織物的結合,必須在 塗膠前進(jìn)行脫蠟。尼龍和聚酯的熱變形較大,影(yǐng)響橡膠和織物(wù)的結合,為此在塗膠(jiāo)前(qián)須進行熱定型,即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℃,聚酯處理溫度為215~220℃。

 

  (3)塗膠

  織物經預處理後,還要(yào)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(zhǐ)、硫化劑和溶劑(乙酸乙酯 或乙醇)組成(chéng)的溶液。

  織物經膠粘劑表麵處理後,即可用塗(tú)膠機(jī)將(jiāng)膠漿均勻塗在織物上,然後經幹燥、硫化即成。硫化一般分兩段進行:一(yī)段(duàn)溫度為 120~130℃,二段溫度為230℃。塗層的厚度可(kě)以通過改(gǎi)變膠液的粘度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,包括金屬、塑料、陶瓷、纖維、矽橡膠本(běn)身以及其它一(yī)些橡膠粘合,采(cǎi)用能與矽橡膠本身同時硫化的膠(jiāo) 粘劑(jì)可使矽橡膠(jiāo)與被塗層之間獲得最好粘合。

 

  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(fāng)舉例如下:乙烯基矽橡(xiàng)膠 100;氣相法白炭黑 35;三氧化二鐵  5;硼酸(suān)正(zhèng)丁(dīng)酯(zhǐ) 3;膏狀(zhuàng)硫化(huà)劑DCBP 3。

 

   硫化

  矽橡(xiàng)膠硫化工藝不是一次完成,而是分兩個階段進行的,膠料在加壓下(如模壓硫化、硫(liú)化罐直接蒸汽硫化(huà)等)或常壓下(如 熱空氣連(lián)續硫化)進行加熱定型,稱為一段硫化(或定型硫化);在烘箱中高溫(wēn)硫化,以(yǐ)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(huà)

  ①模型製品硫化。可采用平板硫化、傳遞模壓硫化和注壓硫(liú)化。硫化條件如表6所示。

  矽橡(xiàng)膠製品硫化時,一般不(bú)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DCBP的膠料。傳遞 模壓硫化是一種加工矽橡膠膠(jiāo)料應用較廣泛的工藝,與每(měi)模單孔的平板硫化比較,其優點是加工周期短,並能(néng)硫化複雜的特別是帶 有插入物和銷(xiāo)釘的橡膠件。與注壓硫化(huà)比較,設備成本(běn)較低。

 

  注壓硫化模製品,可提高勞動生產率,降低勞動強度,同(tóng)時還可以減(jiǎn)小過氧化物的用量,提高(gāo)製品(pǐn)的抗撕裂性能,改善(shàn)壓縮永(yǒng) 久變形性能,但製品收縮率較大(dà)。

  ②擠出製品的硫化。可采用蒸(zhēng)汽加壓硫(liú)化、熱(rè)空氣連續硫化、液(yè)體(tǐ)硫化槽連續硫(liú)化、鼓式硫化和輻射硫化等方法。前3種方法 較常用。

 

  (2)二段(duàn)硫化

  矽橡膠製品經過一段硫化(huà)後,有些低分子物(wù)質存(cún)在於硫(liú)化膠(jiāo)中,影響製品性(xìng)能。例如,采(cǎi)用通用型硫化(huà)劑(如硫化劑BP或DCBP )的膠料,經過一段硫(liú)化後,其硫化劑分解的酸性物質(zhì)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(kǒng)的孔 度,增大密度,產生較厚的孔壁。此外,硫化溫(wēn)度對海綿(mián)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(hòu)在受壓狀態下加熱硫化使橡(xiàng)膠發泡,可製得矽橡(xiàng)膠海綿。但必須注意以下幾個問題(tí)。

 

  (1)應選用(yòng)其分解產物不(bú)影響矽橡膠耐熱性的(de)發(fā)泡劑。一(yī)般(bān)采用有機發泡劑如(rú)發泡劑BN、尿素等,其分解(jiě)產物在二段硫(liú)化中 除去。

  (2)適當控製硫化劑和發(fā)泡劑的用(yòng)量,以(yǐ)使發泡速度與硫化速度相匹配。增大發(fā)泡劑的用量,將增(zēng)大(dà)海綿孔的孔度,降低密 度(dù);增大硫化劑的用量將縮小海綿孔的孔度,增大密度,產生(shēng)較厚的孔壁。此外,硫化(huà)溫度對海綿的發孔情況也有很大影響。

  (3)硫化劑(jì)適當並(bìng)用可較好地控製海綿孔度和密(mì)度。通常硫(liú)化(huà)劑DBPMH與BP或TBPB與(yǔ)DCBP並用效果較好。

  (4)可(kě)采用(yòng)2號氣相法白炭黑或2號氣相法白炭黑與沉澱法白炭黑並用作補強劑。應嚴格控製膠料的塑性值(zhí),塑性值(zhí)過大,發 孔時易(yì)造(zào)成過度膨脹,形成粗燥的開孔結構,甚至(zhì)很多孔破裂;塑性值過小(xiǎo),則發孔不足,產品較硬。采用弱補強性填充劑的膠(jiāo)料 比較容易控製塑(sù)性值,返煉的(de)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(zǐ)易結團,難以分散,可先製成生膠/發(fā)泡劑母煉膠配比(bǐ)(1∶1),再(zài)進行混 煉,以提高分散效果。

  (6)采用模壓工藝的膠料,應(yīng)注意去除膠料中的氣泡,防止破壞海綿結構。

 

  用於模壓海綿製(zhì)品的膠料,經混煉出片後,應根據模(mó)具規格進行裁料,並(bìng)在表麵塗隔離(lí)劑,以備入模硫(liú)化。一般用滑石粉作隔 離劑,也可用白炭黑。

  矽橡膠海綿模型製品的定型硫化有兩種方法:一種是一步法,即膠料在模具中一次發孔成(chéng)一定形狀和尺寸的海綿,二段硫化不 再發孔(kǒng);另一種是兩步法,即先使(shǐ)膠(jiāo)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,然後置(zhì)於(yú)烘箱中再(zài)發(fā)孔成一 定形狀和(hé)尺寸。對海綿薄板來說,前一種的硫化時間通常為15~20min,後一種的硫化時間一般在5min之內。


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