高溫熱硫化矽(guī)橡膠製品—輔助劑選擇(zé)與(yǔ)硫化機理!
發(fā)表時間(jiān):2019-04-15
都說矽膠製品的使(shǐ)用效果與拉伸(shēn)韌性都比較好,但是如沒有(yǒu)一(yī)定的配合機理與(yǔ)促進劑那(nà)麽產品的使(shǐ)用效果也未必能達到你所想(xiǎng)象的這麽好,所以很多的矽膠日用品,矽膠密封件都都需(xū)要一定的輔助用劑(jì)才能達到效果,矽膠產品的配合劑主要包(bāo)括補強劑、硫化(huà)劑和某些特殊的助劑,一般隻需有5~6個組分即(jí)可組成實用配方。配方(fāng)設計應以下幾(jǐ)點:

1、矽(guī)橡膠(jiāo)為飽和度(dù)高的生膠,通常不(bú)能用硫黃硫化,采用有機過氧化物(wù)作(zuò)硫化劑,因此膠料(liào)中不得含有能(néng)與過(guò)氧化物分解產物發生(shēng)作用的活性物(wù)質(如槽法炭黑、某些有機促進劑和(hé)防老劑(jì)等(děng)),否則會影響硫化。
2、矽橡膠製品一般在高溫下使(shǐ)用,其配合(hé)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、矽橡膠在微量酸(suān)或堿(jiǎn)等化學試劑的作用下易引起矽氧烷鍵的裂解和重排,導致矽橡(xiàng)膠耐熱性的降低(dī)。因(yīn)此在選用(yòng)配合劑時必須考慮其酸堿性及過氧(yǎng)化(huà)物分解產物的酸性,以免影響硫(liú)化膠的性能。

生膠的選擇
對於使(shǐ)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;當對製品的使用溫度要求較高(-90~300℃)時,可(kě)采(cǎi)用低苯基矽橡(xiàng)膠;當產品要(yào)求(qiú)耐高低溫又需耐燃油或溶劑時,則應當采用氟矽膠製品。

硫化劑和硫化機理
1、硫化劑
用於熱硫化矽橡膠的硫化劑主要包括有機過氧化物、脂肪族(zú)偶氮化合物、無機化合物和高能射線等,其中最常用的是有機過氧化物。這是因為有(yǒu)機過氧化物一(yī)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自由基,從(cóng)而(ér)使矽橡膠產生交(jiāo)聯。
這些過氧化物按其活性高(gāo)低可(kě)以(yǐ)分為兩(liǎng)類:一類是通用型,活性較高,對各種矽(guī)橡膠均能起硫(liú)化作用;另一(yī)類(lèi)是乙烯基(jī)專(zhuān)用型,因其活性較(jiào)低,僅能夠(gòu)對含乙烯基的矽橡膠起硫化作用。
2、硫化機理(lǐ)
矽橡膠(jiāo)以過氧化物硫化時,過氧化物對矽橡膠(jiāo)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進行的。
矽橡膠除常用(yòng)上述過氧化(huà)物硫化外,還可用高能射線進行輻射(shè)硫化。輻射硫化也是按自由(yóu)基機理進行的,當生膠中的乙(yǐ)烯基摩爾分數較高(0.01)或與其它橡膠並用時,也可以用硫黃硫化,但性能極差。
3、補強(qiáng)劑及相關的機理
未經(jīng)補強的矽橡膠硫化膠(jiāo)強力很低,隻有0.3MPa左右,沒有實際使用(yòng)價值。加入適當(dāng)的補強劑可(kě)使矽橡膠硫化膠的強度達到3.9~9.8MPa,這對提(tí)高(gāo)矽橡膠的性能,延長製品的使用壽命是極其重要的。矽橡膠補強填充(chōng)劑的選擇要(yào)考慮到矽橡膠的高溫使用及用過(guò)氧化物硫化(特別是用(yòng)有酸堿性的物質)對矽橡膠的不利影響。
矽橡膠製(zhì)品用(yòng)的(de)補強(qiáng)填充劑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(jìng)為10~50nm,比(bǐ)表麵積為70~400m2?g-1,補強效果較好;後(hòu)者粒徑為300~1000nm,比表麵積在30m2?g-1以下(xià),補強效果較差。
矽橡膠的補強填充劑主要是指合成二氧化矽,又稱白(bái)炭黑。白炭黑可分為(wéi)氣相法(fǎ)白炭黑和沉澱法白炭黑。氣相法白炭黑為矽橡膠最常用的(de)補強劑之一,由(yóu)它補強的膠(jiāo)料其硫化膠(jiāo)的機(jī)械強度高、電性能好,並可與其它(tā)補強劑或弱補強劑並(bìng)用,製(zhì)備不同使(shǐ)用要求(qiú)的(de)膠料。
與用氣(qì)相法白炭黑補強的矽橡膠膠料相比,用沉澱法白炭黑補強的膠料機械(xiè)強(qiáng)度稍低,介電性能(特別是受潮後(hòu)的介電性(xìng)能)較差,但耐熱(rè)老化(huà)性能較好,混煉膠的成本低。對矽膠製品的機械強度要求不(bú)高時,可單獨使用沉(chén)澱法白炭黑或與氣相法白炭黑並用。

4、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,逐漸失(shī)去加工工藝性能,這種現象稱作“結構化”效應。為防止和(hé)減弱這種“結構化”傾向而加入的配合劑稱為“結構控製劑”。結構控製劑通常(cháng)為含有羥基或硼原子的低分子有機矽化合物,常用的有二苯基矽二醇(chún)、甲基苯基二乙氧基(jī)矽(guī)烷、四甲基亞乙基(jī)二氧二甲基矽烷、低(dī)分子羥基矽油及矽氮烷等。
(2)耐熱添加劑
加入某些金屬氧化(huà)物或其鹽以及某些元素的(de)有機化合物,可大(dà)大改善矽橡膠的熱空(kōng)氣老化性能,其中最常用的(de)為三氧化二鐵(tiě),一般用量為3~5份(fèn);其它如錳、鋅、鎳和銅等金屬氧(yǎng)化物也有類似的效果(guǒ)。加入少量(少於1份)的噴霧炭黑也能起(qǐ)到提高耐熱性的(de)作用。通常(cháng)在250~300℃的溫度範(fàn)圍內(nèi)進行熱空氣老化,才能(néng)顯(xiǎn)示出這些(xiē)添加劑的(de)作用。
(3)著色劑
矽橡膠常用著色劑如下:氧化鐵(三氧化二鐵)紅色、鎘黃(二氧化鎘)黃色、鉻(gè)綠(三氧化(huà)二鉻)綠色、炭黑黑色、鈦白(二氧(yǎng)化鈦)白、群青藍色(sè)。
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