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矽橡(xiàng)膠製品硫化的條件及過(guò)程講解!

發(fā)表時間:2019-06-08

影響矽橡膠製品(pǐn)硫化(huà)過程(chéng)的主要(yào)因素是硫化劑用量(liàng)、硫化溫度(dù)及硫(liú)化時(shí)間。

  ①硫化劑用量。其用量越大,硫(liú)化速度越快,可以達到的硫(liú)化程度也越高。硫(liú)化劑在矽橡膠(jiāo)中的溶(róng)解度是有限的,過量的(de)硫化劑會由膠料 表麵析(xī)出,俗稱“噴硫”。為了減少(shǎo)噴硫現象,同(tóng)時要達到硫化效果,需嚴格控(kòng)製硫化劑的用(yòng)量。

 

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  ②硫化溫度。若溫度高(gāo)10℃,硫化時間約縮(suō)短一半。由於橡膠是不良導熱體,製品(pǐn)的硫化進程(chéng)由於(yú)其各部位(wèi)溫度的差異而不同。為了保證(zhèng) 比較均勻的(de)硫化程(chéng)度,厚矽(guī)膠製品一般(bān)采用逐步升溫、低溫長時間硫化。

 

  ③硫化時間。這是硫化工藝的重要(yào)環節。時間過短,硫(liú)化(huà)程度不足(亦稱欠硫)。時間過長,硫(liú)化程度過高(俗稱(chēng)過(guò)硫)。隻有適宜的硫 化程度(俗稱正硫(liú)化),才能保證最佳(jiā)的綜(zōng)合性能。

 

  矽橡膠硫化原理

 

  矽橡膠有幾種硫化?矽橡膠(jiāo)一般均為高度飽和的結構(gòu),硫化活性較低,故通常不能用硫磺硫化,最(zuì)普通最常用的硫化劑為(wéi)有機過氧化物。 矽橡膠也可以采用高(gāo)能射線進行輻射硫化,輻射硫化(huà)與過氧化物的(de)硫化機理相同(tóng),均係發生遊離基(jī)反應而交聯。

 

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  矽橡膠硫化原理

 

  二(èr)甲基矽橡膠的分子中不(bú)含(hán)乙烯基,是飽和矽膠(jiāo),通常均采用高(gāo)活性的過氧化物為硫化劑,過氧化物遊離基奪取矽橡膠甲基上的氫形成(chéng)大 分子遊離基,然後大分子遊離基再結合即形成交聯鍵,如以過氧化二苯甲酰(xiān)為硫化劑。

 

  由以上反應中可以看到,含(hán)有乙烯基的矽橡膠在硫(liú)化過各中,能夠重新生(shēng)成可(kě)繼續進行反應的遊離(lí)基,因此,在矽(guī)橡膠中引入少量的乙(yǐ)烯 基就可以大大提高硫化活性,提高硫化劑交聯效率,減少過氧化物的用量並改善製品的性能。由於引發交聯反應的初(chū)始遊離基是由過(guò)氧化 物分解而得,故在一定(dìng)範圍內增加過氧化物的用量可以顯著(zhe)提高矽橡膠硫化膠的交聯度,這將導致膠料定伸強(qiáng)度提高,並可(kě)改善動態性能 和壓縮(suō)變形,但抗撕裂性能則有所下降。

 

  按照(zhào)過氧化物硫化活性的高低,將常用的(de)過氧化物分為通用型與乙烯基專用型兩類。通用型活性較(jiào)高,對各種矽(guī)橡膠(jiāo)均能起硫化作(zuò)用,如 過氧化(huà)二苯甲酰(BP),2?4—二(èr)氯過氧化二苯甲酰(DCBP),過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB),即屬於此種(zhǒng)類型。乙烯基(jī)專用型活性較低 ,僅(jǐn)能對(duì)含乙烯(xī)基的矽橡膠起硫化作用,如過氧(yǎng)化二(èr)叔丁基(DTBP),過氧化二異丙苯(DCP及無味DCP),2?5—二甲基—2?5—二叔丁基 過氧(yǎng)化己烷(DBPMH)等則屬(shǔ)於此種類型。過(guò)氧化(huà)二苯甲酰常製成(chéng)有效成份為50%的矽油膏,以(yǐ)保證生產安全並改進其在膠料中的分散性。 其分(fèn)解產物為苯、苯甲酸和二氧化碳,是揮發性的(de),在一段硫化時必須加壓,且由於分解產物含有酸性物質,故用量不宜過多以免降低製 品的(de)耐熱性,本品不適於製造厚壁模型製品。一(yī)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(jī)矽橡膠用量為0.5— —2份。

 

  2.4—二氯過氧化(huà)二苯甲酰與過氧化二苯甲酰相較,其分解溫度比過氧化二苯甲酰為低(dī),而分解速度則更高,由於分解溫度低,所(suǒ)以焦燒 性能不好,因此,這種物質(zhì)的用量應盡可能少。其分解產物為2.4-二氯苯甲酸和2.4-二氯苯,比較不易揮發,所以矽橡膠製品廠家生產硫 化時不加壓(yā)也(yě)能避免氣泡,特別適宜於(yú)壓出矽膠製品的常壓熱空(kōng)氣連(lián)續硫化。用量與過氧化二苯甲酰相仿。

 


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  過氧化二苯甲酰,2.4—二氯(lǜ)過氧化二苯(běn)甲酰屬於芳酰基過氧化物,不能用於(yú)含炭黑膠料,因炭黑幹擾(rǎo)過氧化物的硫化作用。淺色膠料則 有很(hěn)強烈的焦燒傾向,且其分(fèn)解產物中的酸性物質會損(sǔn)害密封係統矽橡膠製品(pǐn)的(de)耐熱性能。

 

  過(guò)氧化二叔丁基(jī)對含乙烯基的矽橡(xiàng)膠有效,不易焦燒且硫化膠壓縮變形較(jiào)小,物理機械性能良好。其缺點是蒸氣壓高(gāo),因此揮發也高,在 膠料存放過程中極易揮發。本品能用於模型製品。並可用於模壓厚製品(pǐn)的膠料和含炭黑的(de)膠料。用量一般為0.5——1份。

 

  過氧化二異丙苯DCP及無味DCP,和2.5-二甲基—2.5-二叔丁基(jī)過氧化己烷不易揮發,使(shǐ)用方便,硫化膠(jiāo)壓縮變形較低,且由於不分解出帶 羧基的產物,因此在密封(fēng)製(zhì)品的硫化膠中特別穩定。它們適用於模壓(yā)矽(guī)膠製(zhì)品、與金屬粘合的製品和注射(shè)製品,也適(shì)用(yòng)於含(hán)炭黑的膠料,應 用範圍甚廣。采(cǎi)用2.5-二(èr)甲基(jī)—2.5-二叔丁基過氧化己烷時,硫化膠並具有較(jiào)高(gāo)的(de)伸長率。使用(yòng)過氧(yǎng)化二異丙苯時其分解產物具有臭味, 這種氣味並在(zài)較長時間內存在於製品中,采(cǎi)用2.5-二甲基—2.5-二叔(shū)丁基過氧化己烷時(shí),則能避免此種弊端。這兩(liǎng)種過氧化物所得硫(liú)化膠 的撕裂強(qiáng)度較低。其用量一般(bān)均為0.5——1份。

 

  過氧化物的用量不宜過大,當超過適宜的用量後會使硫化膠的伸長率、抗撕裂強度(dù)等性能下降。這種下降趨勢尤以使(shǐ)用2.4—二氯過氧化 二(èr)苯甲酰、過氧化二苯甲酰者為甚。

 

  矽橡膠有幾種硫化?

 

  含乙烯基的矽橡膠生膠除利用(yòng)過(guò)氧化物進行硫化(huà)硫化外,還可以(yǐ)進行加成硫化。現今所用的加成硫化的硫化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,在這種反應中,通常使用鉑的(de)絡合物為催化劑。

 

  硫化促進劑

 

  硫化(huà)促進劑是一(yī)類能加快硫化反應(yīng)速度,縮短硫化時間(jiān),降低硫化溫度,減(jiǎn)少硫(liú)化劑用量,並(bìng)能提高或改(gǎi)善硫化膠物(wù)理機械性能的助劑。 按其性質和化學組成(chéng)可分為無機(jī)促進劑和有機促進劑兩大類。無機促進劑使用最早,但因促進效果小(xiǎo),硫(liú)化膠性能差。現基本被有(yǒu)機(jī)促進 劑所取代。隨著合成橡膠品種和用途的(de)不斷發展,現有促(cù)進劑名目繁雜,根據促進(jìn)劑的(de)化學結構通常將其分(fèn)為噻唑類、秋蘭姆類(lèi)、次磺酰 胺類、胍類、二硫(liú)代氨基甲酸鹽類、醛胺類、黃原酸鹽類和硫脲。

 

  硫化過程

 

  可分為四個階段,各(gè)有特點(diǎn)。通過膠料(liào)定伸(shēn)強度的測量(或硫化儀)可以看到,整個硫化過程可(kě)分為硫化誘導,預硫,正(zhèng)硫化和過硫(liú)(對 天(tiān)然膠來說是硫化(huà)返原)四個階段(duàn)。

 

  硫化誘導期:硫(liú)化誘導(dǎo)期(焦燒時間)內,交聯尚未(wèi)開始,膠料有(yǒu)很好的流動(dòng)性。這一階段決(jué)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(liú)動性。硫化誘導(dǎo)期的長短除與生膠(jiāo)硫化中橡膠分子變化本身性質有關(guān),主(zhǔ)要取決於所用助劑,如用遲延 性促進劑可以得到較長的焦燒時間(jiān),且有較高的加工安全性。

 

  預硫化(huà):硫化誘導期以後便是以一定速度進行交聯的預硫化階段(duàn)。預硫化期的交聯程度低,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,但撕裂和動態裂口的性能卻比相應的(de)正硫化好。

 

  正硫化:到(dào)達正硫化階段後,硫化膠的各項物理性能分別達到或(huò)接近最佳點,或達到性能的綜全平衡。正硫化階(jiē)段(硫化平坦區)之後, 即為過(guò)硫階(jiē)段,有(yǒu)兩種(zhǒng)情況:天然膠出現“返原(yuán)”現(xiàn)象(定伸(shēn)強度下降),大部(bù)分合成膠(除丁基膠外(wài))定伸(shēn)強度繼續(xù)增加。

 

  過硫:對任何膠料來說(shuō),硫化時不隻是產生(shēng)交聯,還由(yóu)於(yú)熱及其它因素的作用產(chǎn)生產聯鏈和分子鏈的斷裂。這一現象貫穿整個硫化過程。 在過硫階段,如果(guǒ)交聯仍(réng)占優勢,橡(xiàng)膠就發硬,定伸強度繼續上升,反之,膠料發(fā)軟,即出現(xiàn)返原。

 

  硫化方法按硫化條(tiáo)件可分為冷(lěng)硫化、室溫硫(liú)化和熱硫化三類。

 

  冷硫化可用於(yú)薄膜製品的硫化,製品在含有2%~5%氯化硫(liú)的二硫化碳溶液中浸漬(zì),然後洗淨、幹燥即可。室溫(wēn)硫化時,硫化過程(chéng)在室溫 和常壓(yā)下進行,如使用室溫硫化膠漿(混煉膠溶液)進(jìn)行自行車內胎接頭、修補等,青山(shān)新材環保無溶劑三防漆也是一種室溫硫化的矽(guī)橡膠產品(pǐn)。熱硫化(huà)是橡膠製品硫化(huà)的主要方法。

 

  根據硫化介質及硫化方式的不同,熱(rè)硫化(huà)又可分為直接硫化、間接硫化和混氣硫化三種(zhǒng)方法(fǎ)。①直接硫化,將製品直接置入熱水(shuǐ)或蒸汽(qì)介 質(zhì)中硫化。②間接硫化,製品(pǐn)置於熱空氣中(zhōng)硫化(huà),此法一般用於某些外觀要求嚴(yán)格的(de)製品。③混氣硫化,先采用(yòng)空氣硫化,而後再改用直接蒸汽硫(liú)化。此法既可以克服蒸汽硫化影響製(zhì)品外觀的缺點(diǎn),也可以克服由於熱(rè)空氣傳熱慢,而硫化時間(jiān)長和易老化的缺點。

 

  上述硫化方(fāng)法均屬於間歇生產,有些長度不限的橡膠製品可以連續硫化,如壓出(chū)製品的鹽浴硫(liú)化、沸騰床硫化、微波或高頻硫化、膠帶(dài)及(jí)膠板的鼓式硫化機硫化等。


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