矽橡膠製品硫化的條件(jiàn)及過程講解!
影響矽橡膠(jiāo)製品硫化過程的主要因素是硫化劑用(yòng)量、硫化溫度及硫化時間。
①硫化劑用量。其用量越大(dà),硫化速度越快,可以達到的硫化程度也越高。硫化劑在矽橡膠中的溶解度是有限的,過量的硫化劑會由膠料 表(biǎo)麵析出(chū),俗稱“噴硫”。為了減少噴硫現(xiàn)象,同時要達到硫化效果,需嚴格(gé)控製硫化劑(jì)的用量。

②硫化溫度。若溫度(dù)高(gāo)10℃,硫(liú)化時間約縮短一半。由於(yú)橡膠是不(bú)良導熱體(tǐ),製品的硫(liú)化(huà)進(jìn)程由於其(qí)各部(bù)位溫度(dù)的差異而不同。為了保證 比較均勻的硫化(huà)程度,厚矽膠製品一般采用逐步升溫(wēn)、低溫長時間硫化。
③硫化(huà)時間。這(zhè)是硫化工藝(yì)的重要環節。時間過短,硫(liú)化程度不足(亦稱欠硫(liú))。時間過長,硫化程度過高(俗稱過硫)。隻有適宜的硫 化程度(俗稱正硫化),才(cái)能保證(zhèng)最(zuì)佳(jiā)的綜合性能。
矽橡膠硫化(huà)原理
矽橡膠有幾種硫化?矽橡(xiàng)膠一般均為高度飽和的結構,硫化(huà)活性較低,故(gù)通常不能(néng)用(yòng)硫磺硫(liú)化,最普通最常用的硫(liú)化(huà)劑為有機(jī)過氧化(huà)物。 矽橡膠也可以采用高能射(shè)線進行(háng)輻射硫化,輻射硫化與過氧化物(wù)的硫化機理相同,均係(xì)發生遊離(lí)基反應而交聯。

矽橡膠硫化原(yuán)理
二甲基矽(guī)橡膠的分子中不含乙烯基,是飽和矽膠,通常均采用高活性的過氧化物為(wéi)硫化劑,過氧化物遊離基奪取(qǔ)矽(guī)橡膠甲基上的氫形成大 分子遊離基,然後(hòu)大分子遊離基再結合即(jí)形成交聯(lián)鍵,如以過氧化二苯甲酰為硫化劑。
由以上反應中可以看(kàn)到,含有乙烯基的矽橡膠在硫化過各中,能夠重新生成可繼(jì)續進行反應的遊離基,因此,在矽橡膠中引入少量的乙烯 基就(jiù)可以大大提(tí)高硫化活性,提(tí)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(fā)交聯反應(yīng)的初始(shǐ)遊離基(jī)是由過氧化 物分解而(ér)得,故在一定範圍內增(zēng)加過氧化物的(de)用(yòng)量可以顯著提(tí)高矽橡膠(jiāo)硫化膠的交聯度,這將導致膠料定伸強度提(tí)高,並可改善動態性能 和壓縮變形,但抗撕裂性能則有所下降。
按(àn)照過氧化物硫化活性的高低,將(jiāng)常用的過氧化物分為通用型與乙烯(xī)基專用型兩(liǎng)類。通用型活(huó)性較高,對各種矽橡膠(jiāo)均能起硫化作用,如 過氧化二苯甲酰(BP),2?4—二氯過氧化二苯甲酰(DCBP),過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB),即(jí)屬於此種類型。乙烯基專用型活性較(jiào)低 ,僅能對(duì)含乙烯基的(de)矽橡膠起硫化作用(yòng),如過氧(yǎng)化二叔丁基(DTBP),過(guò)氧化二異丙苯(DCP及無味DCP),2?5—二甲基—2?5—二叔丁基 過氧化己(jǐ)烷(DBPMH)等則屬於此種類型。過氧化二苯甲酰常製成有效成份為50%的矽油膏,以保證生產安全(quán)並改進其在膠(jiāo)料中的分散性。 其分解產物為苯、苯(běn)甲酸和二氧化碳,是揮發性的,在一段硫化時(shí)必須加壓,且由於分解(jiě)產物含(hán)有酸性物質,故用量(liàng)不宜過多以免降低製(zhì) 品的耐熱性,本(běn)品不適於製造厚壁模型製品。一般100份二甲基矽橡膠用過氧化二(èr)苯甲酰矽油膏狀(zhuàng)物4——6份,乙烯(xī)基矽橡(xiàng)膠用量為0.5— —2份。
2.4—二氯過氧化二(èr)苯甲酰與過氧化二苯甲酰相較,其分解溫(wēn)度比過(guò)氧化二(èr)苯甲酰為低,而(ér)分(fèn)解速度則更(gèng)高,由於(yú)分(fèn)解溫度低,所以焦燒 性(xìng)能不好,因此,這種物質的(de)用(yòng)量應盡可能少。其(qí)分解產物為2.4-二氯苯甲酸和(hé)2.4-二氯苯,比較不易揮發,所以矽橡膠製品廠家生產硫 化時不加壓也能避免氣泡,特別適宜於壓出矽膠製品的常壓熱空氣連續硫化。用量與過氧化二苯甲酰相仿。

過氧化二苯甲酰,2.4—二氯過氧化二苯甲酰屬於芳酰(xiān)基過氧化物,不(bú)能(néng)用於含炭黑膠料,因炭(tàn)黑幹擾(rǎo)過(guò)氧化物的硫化作用。淺色膠料則 有很強(qiáng)烈的(de)焦燒(shāo)傾向,且其分解產物中的酸性物質會損害密(mì)封係統矽橡膠製(zhì)品的耐熱性能。
過氧化(huà)二叔丁基對含乙烯基的矽橡膠有效(xiào),不(bú)易焦燒且硫化膠壓縮變形較小,物理機械性能良好。其缺點是蒸(zhēng)氣(qì)壓高,因此揮發(fā)也高,在 膠料存放(fàng)過(guò)程中極易揮發。本品能用於模型製品。並可用於模壓(yā)厚製品的膠料和含炭黑的膠料。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—2.5-二叔丁基過氧化己烷不易揮發,使用方便,硫化膠壓縮變(biàn)形較低,且(qiě)由於不分解出帶 羧基的產物,因此在密封製(zhì)品的硫化膠中特別穩定。它們適用於模壓矽膠製品、與金(jīn)屬粘合的製品和注射製品,也適用於含炭黑的膠料,應 用範圍甚廣。采用2.5-二甲基—2.5-二叔丁基過氧化己烷(wán)時,硫化膠(jiāo)並具有較高的伸長率。使用過氧化二異丙苯(běn)時其(qí)分解產物具有臭味, 這種氣味並在較長(zhǎng)時間內存在於製品中,采用2.5-二甲(jiǎ)基—2.5-二叔丁基過氧化己烷時,則能避免(miǎn)此種弊端。這兩種過(guò)氧化物所得硫化膠 的撕裂強度較低。其用量一(yī)般均(jun1)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用(yòng)2.4—二(èr)氯過氧化 二苯(běn)甲酰、過(guò)氧化二苯(běn)甲酰者為甚。
矽橡膠有幾種(zhǒng)硫化?
含乙烯基的矽橡膠生膠(jiāo)除(chú)利用過氧化(huà)物(wù)進行硫化硫化外(wài),還可(kě)以進行加(jiā)成硫化。現今所用的加成硫化的硫化劑主(zhǔ)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(zài)這種反應中,通常使用鉑的絡合物為催化劑。
硫化促進劑
硫化促進劑是一類能加(jiā)快硫化反應速度,縮短硫化時間,降低硫化溫度,減少硫化劑用量,並能提高(gāo)或改(gǎi)善硫化膠物理機(jī)械性能的助(zhù)劑。 按其(qí)性質和化學組成(chéng)可分為無機(jī)促進劑和有機促進劑兩(liǎng)大類。無機促進劑使用(yòng)最(zuì)早,但因促進效果小,硫化膠性能差。現基本被有機促進 劑所取代(dài)。隨著合成橡膠品種和用途(tú)的不斷發展,現有促進劑名目繁雜,根據促(cù)進(jìn)劑的化學結構通常將其分為噻唑類、秋蘭姆類、次磺酰 胺(àn)類(lèi)、胍類、二硫代氨基甲酸鹽類、醛胺類、黃(huáng)原酸鹽類和硫脲。
硫化過程
可分為四個階段,各有特點。通過(guò)膠(jiāo)料定伸強度的測量(或硫化儀)可以看到,整個硫化過程可分為硫化誘導,預硫,正硫化和過硫(對 天然膠來說是硫化返原)四個階段。
硫化誘導期:硫(liú)化誘導期(焦燒時間)內,交聯尚未開始,膠料有很好(hǎo)的流動性。這一階段決(jué)定了 膠料的焦(jiāo)燒性及加工安全性(xìng)。這一階段的終(zhōng)點,膠料開始交聯並喪失流動性。硫化(huà)誘(yòu)導期的(de)長短除與生膠硫化中(zhōng)橡膠分子變化本身性質有關(guān),主要取決於所(suǒ)用助(zhù)劑(jì),如(rú)用遲延 性(xìng)促進劑可(kě)以得到較長的焦燒時間(jiān),且有較高的加工安全性。
預硫化:硫化誘導期以後便是以一定速度進行交聯的預硫化階段。預(yù)硫化期(qī)的交聯程度低,即使到後期硫化膠(jiāo)的扯斷強度,彈性也不能到 達預想水平,但撕裂和動態裂口的性能卻比相應的正硫化好。
正硫(liú)化:到達正硫化階段後,硫化膠的各項物理性能分別達到或接近最佳點,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,有兩種情況:天然(rán)膠出現“返原(yuán)”現象(定伸強度下降),大部分合成膠(除(chú)丁基膠外)定伸強度繼續增加(jiā)。
過硫:對任何膠料(liào)來說,硫化時不隻是產生交聯,還由於熱及其它因素(sù)的作用產生產(chǎn)聯鏈和分(fèn)子鏈的斷裂。這(zhè)一現象(xiàng)貫穿整個硫化過程。 在過硫階段,如果交聯仍占優勢,橡膠就發硬,定伸強度繼(jì)續上升,反(fǎn)之,膠料發軟,即出現返原。
硫化方法按硫化條件(jiàn)可分為冷硫化、室溫硫化和熱硫化三類。
冷硫化可用於薄膜製品的硫化,製品在含有2%~5%氯化硫的二硫化碳溶液中浸漬,然後洗淨、幹燥即可。室溫硫化時,硫化過程在室溫 和常壓下進行,如使用室(shì)溫硫化(huà)膠漿(混煉膠溶(róng)液)進行自行車內胎接(jiē)頭、修補等(děng),青山新材環保無溶劑三防漆也是一種室溫硫化的矽橡(xiàng)膠產品。熱硫化是橡膠製品(pǐn)硫化的主要方法。
根據硫化介質及硫化方式的不同,熱硫化又可分為直接硫化、間接硫化和混氣硫化三種方法。①直(zhí)接硫化,將製(zhì)品直接置入熱水或蒸汽介 質中硫化。②間接硫化,製品置於熱空氣中硫化,此法一般用(yòng)於(yú)某些外觀要求嚴格的製品。③混氣硫化,先采用空氣硫化,而後再改用直接(jiē)蒸汽硫化。此(cǐ)法既可以克服蒸汽(qì)硫化影響製品外觀的缺點,也可以克服由於熱空氣傳熱慢,而硫化時間(jiān)長(zhǎng)和易老化的缺點。
上述硫(liú)化方法均屬於間歇生產,有些長度不限(xiàn)的橡膠製品可以連續硫化,如(rú)壓出製品的鹽(yán)浴硫化、沸騰床硫化、微波或高頻硫(liú)化(huà)、膠帶及膠板的鼓式硫化(huà)機硫化等(děng)。
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