高溫熱硫(liú)化矽橡膠製品—輔助劑選擇與硫(liú)化機理!
都說矽膠製品的使用效果與(yǔ)拉伸韌性都比較好,但是如沒有一定的配合機(jī)理(lǐ)與促進劑那麽產品的使用效果也未必能達到你所想象的這麽好,所以很多的矽膠日用品,矽膠密封件都都需要一定的輔助用劑才能達到效果,矽膠產(chǎn)品(pǐn)的配合劑主要(yào)包括補強劑、硫化劑和(hé)某(mǒu)些(xiē)特殊的助劑,一般隻需有5~6個組分即可組成實用配方。配方設計應以下幾點:

1、矽橡膠為飽和度高的生膠,通常不能(néng)用(yòng)硫黃硫化,采用有機(jī)過氧化物作(zuò)硫化劑(jì),因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物質(如槽法(fǎ)炭黑、某些有機促進劑和防老劑等),否則會影(yǐng)響(xiǎng)硫化。
2、矽(guī)橡膠製品一般在高溫下使用,其配合劑應在高(gāo)溫下保持穩(wěn)定,通常選用無機氧化(huà)物作為補強劑。
3、矽橡膠在微量酸或堿等化學試劑的作用(yòng)下易引起矽(guī)氧烷鍵的裂解和重排,導致矽(guī)橡膠耐熱性的降低。因此在選用配合劑時必須考慮其酸堿性及過氧化物分解(jiě)產物的酸性,以免影響硫化膠的性能。

生(shēng)膠的選擇
對於使用溫度要求一(yī)般(-70~250℃)的矽橡膠製品,都可采用(yòng)乙(yǐ)烯基矽橡膠;當對製品的使用溫度要求(qiú)較(jiào)高(-90~300℃)時,可采(cǎi)用低苯(běn)基(jī)矽橡膠;當產品要求(qiú)耐高低溫(wēn)又需耐燃油或溶劑時(shí),則應當采用(yòng)氟矽膠製品。

硫化劑和硫(liú)化機理
1、硫化劑(jì)
用於熱硫化矽橡膠的(de)硫化劑主要包括有機過氧化(huà)物、脂肪(fáng)族偶(ǒu)氮化合物、無(wú)機化(huà)合物(wù)和高能射線等,其(qí)中最常用的是(shì)有機過氧化物。這是因為有機過(guò)氧化(huà)物一般在(zài)室溫(wēn)下比較穩定,但在較高的硫化溫度下能迅速分解(jiě)產生自由基,從而(ér)使矽橡膠產生交聯。
這些過氧化物按其活性高(gāo)低可以分為兩類:一類是通用型,活性(xìng)較高,對各種矽橡膠均能起硫(liú)化作用(yòng);另一類是乙烯基(jī)專用型,因其活性較低,僅能夠對(duì)含乙烯基的矽橡膠起硫化作用。
2、硫化機(jī)理
矽橡膠以過氧化(huà)物硫化時,過氧化物對矽橡(xiàng)膠的交聯是在兩個(gè)活化的甲基或(huò)乙烯基之間通過自由基反(fǎn)應進行的。
矽橡膠除常用(yòng)上述過氧化物硫化外,還可用高能射(shè)線進(jìn)行輻射硫化。輻射硫化也(yě)是按自由基機理進行的,當生膠中的乙烯基(jī)摩爾分(fèn)數較高(0.01)或與其它橡膠(jiāo)並用時,也可以用硫黃硫化,但性(xìng)能極(jí)差。
3、補強劑及相關的機理
未(wèi)經補強(qiáng)的矽橡膠硫化膠強(qiáng)力(lì)很低,隻有0.3MPa左右(yòu),沒有實際使用價值。加(jiā)入適當的補強劑可使矽橡膠硫化膠的強度達到3.9~9.8MPa,這對提高矽橡膠的性能,延長製(zhì)品的使用壽命是(shì)極其重要的。矽橡膠補強填充劑的選擇要考慮到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。
矽橡膠製品(pǐn)用的(de)補強填充劑按其補強效果的不同可分為補強(qiáng)性填充(chōng)劑和弱補強(qiáng)性填充劑,前者的粒徑為10~50nm,比表(biǎo)麵積為70~400m2?g-1,補強效果較好;後者粒徑為300~1000nm,比(bǐ)表麵積在30m2?g-1以下,補強效果較差。
矽橡(xiàng)膠的補強填充劑主要是指合成二(èr)氧化矽(guī),又稱白炭(tàn)黑。白炭黑可分為氣相法(fǎ)白(bái)炭黑和沉澱法白炭黑。氣相(xiàng)法白炭黑為矽橡膠最常用的補(bǔ)強劑之一,由它補強的膠料其硫化膠的機械強度高、電性(xìng)能好,並可與(yǔ)其它補強劑(jì)或弱補(bǔ)強劑並用,製(zhì)備不同使用要(yào)求的膠料。
與用氣相法白炭黑(hēi)補強的矽橡膠膠料相比,用沉澱法白炭黑(hēi)補強的膠料機(jī)械強度稍低,介電性能(特別是受潮後的介電(diàn)性能(néng))較差,但耐(nài)熱老化性能較好,混煉膠的成本低。對矽膠製品的機械強度要求不高時,可單獨使用沉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(bǔ)強的矽橡膠膠料貯存(cún)過程中會變硬,塑性(xìng)值下降,逐漸(jiàn)失去加工工藝性能,這種現(xiàn)象(xiàng)稱作“結構化”效應。為防止和減弱這種“結構化”傾向而加入的配合(hé)劑稱為“結構控製劑”。結構控製(zhì)劑通常為含(hán)有羥基或硼原子的低分(fèn)子有機矽化合物,常用的有二苯基矽二醇、甲基苯基二乙氧基矽烷、四甲基亞乙基二氧二甲基矽烷、低分子羥(qiǎng)基矽油及矽氮烷等。
(2)耐熱添加劑
加入某些金屬氧化物(wù)或其鹽以及(jí)某些元素的有機化合物,可大大改善矽橡膠的熱(rè)空氣老化性能,其中最常用的為三氧化二鐵,一般(bān)用量為3~5份;其它如錳、鋅、鎳和銅等金屬氧化物也(yě)有類似的效果。加(jiā)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℃的溫度範圍內進行熱空氣老化(huà),才能顯示出這些添加劑的作用。
(3)著色(sè)劑
矽(guī)橡膠常用著色劑如下(xià):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(sè)、炭(tàn)黑黑色、鈦白(二氧化鈦)白、群青藍(lán)色。
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