矽橡膠製品硫化的條件及過程講解!
影(yǐng)響矽橡膠製品硫化過程(chéng)的主要因素(sù)是硫(liú)化劑用(yòng)量、硫化溫度及硫化時間。
①硫化劑用(yòng)量。其用量越大,硫化(huà)速度越(yuè)快,可以達(dá)到的硫化程(chéng)度也越高。硫化劑在矽橡膠中的溶(róng)解度是有限的,過量的硫(liú)化劑會由膠料 表麵(miàn)析出,俗稱“噴硫”。為了減少噴硫現(xiàn)象,同時要(yào)達到硫化效果,需嚴格控製硫化劑的用量。

②硫化溫度。若溫度高10℃,硫(liú)化時間約縮短一半。由於橡膠是不(bú)良導熱體,製品的硫化進程由(yóu)於其各部位溫度的差異而不同。為了保證 比較均勻(yún)的硫化程(chéng)度,厚矽膠製(zhì)品一般采用逐步升溫、低溫長時間(jiān)硫化。
③硫化時間。這是硫化工藝的重(chóng)要環(huán)節。時間過短,硫化程度不(bú)足(亦稱欠硫)。時間過長,硫化程(chéng)度過高(俗稱過硫)。隻有適宜的硫 化程度(俗稱正硫化(huà)),才能保證最佳的綜合性能。
矽橡膠硫化原理
矽橡膠(jiāo)有幾種硫化?矽橡膠一般均為高度飽和的結構,硫化活性較低,故通常(cháng)不能用硫磺硫化,最普通最常用的硫化劑(jì)為有(yǒu)機(jī)過氧化物。 矽橡(xiàng)膠也可以采用高能射(shè)線進行輻射硫化(huà),輻射硫化與過氧化物的硫化機理相同,均係(xì)發生遊離基反應而交聯。

矽橡膠硫化原理
二甲基矽橡膠的分子中(zhōng)不含乙烯基(jī),是飽(bǎo)和矽膠,通常均采用高活性(xìng)的(de)過氧(yǎng)化(huà)物為硫化劑(jì),過氧化物遊離基奪取矽橡膠甲基上的氫形(xíng)成大 分子遊(yóu)離(lí)基,然後大分子遊離基再結合即形成交聯鍵,如以過(guò)氧(yǎng)化二苯甲酰為硫化劑。
由以上反應中可以看到,含有乙烯(xī)基的矽橡膠在硫化過各中,能夠重新生成可繼續進行反應的遊離基,因此,在矽(guī)橡膠中(zhōng)引入少量的乙烯 基就可以大大提(tí)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(shì)由過氧化 物分解而得,故在一定範圍內增(zēng)加過氧化物(wù)的用量(liàng)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度提高,並可改善動態性能 和壓縮變形,但抗撕裂性能則有所下降。
按照過氧化物硫化活性的高低,將常用的過氧化物分為通(tōng)用型與乙烯基專用型(xíng)兩類。通用型(xíng)活性較高,對各種矽橡(xiàng)膠均能(néng)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(shū)丁酯(TBPB),即屬於此種類型。乙(yǐ)烯基專用型活性較低 ,僅能對含乙烯(xī)基的矽橡(xiàng)膠起硫化作(zuò)用(yòng),如過氧化二叔丁基(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 過氧化己烷(DBPMH)等則(zé)屬(shǔ)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(ān)全並改進其在(zài)膠料中的分散性。 其(qí)分解產物為苯、苯甲酸和二氧化碳,是揮發(fā)性(xìng)的,在一段硫(liú)化時必須加壓,且由於分解產物含有酸性物質,故用量不(bú)宜過(guò)多以免降低製 品的耐熱性,本品(pǐn)不適於(yú)製造厚壁模型製品。一般(bān)100份二甲基矽橡膠用過氧化二苯甲酰矽油膏狀物(wù)4——6份,乙烯基矽橡膠用量為0.5— —2份。
2.4—二氯過氧化二苯甲酰與過氧化二苯甲酰相較,其(qí)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,所以焦燒 性能不好,因此,這種物質的用量應盡可(kě)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(fā),所以矽橡(xiàng)膠製品廠家生(shēng)產硫 化時不加壓也能避免(miǎn)氣泡,特別適宜(yí)於壓(yā)出矽膠製品的常壓熱空氣連續(xù)硫化。用量與過氧化二苯甲酰相仿。

過氧化二苯甲酰(xiān),2.4—二氯過氧化二苯甲酰屬於芳酰基(jī)過氧化物,不能用於含炭黑膠料,因炭黑幹擾過氧化物的硫(liú)化作用。淺色膠料則 有很強烈的(de)焦燒傾向,且其分解產物中的酸性物質會損害密封係統矽橡(xiàng)膠製品的耐熱性能。
過氧化二叔丁基對含乙烯基的矽橡(xiàng)膠有效,不易焦燒且硫化膠壓縮變形較小,物理機械性能良好。其缺點是(shì)蒸氣壓高,因此揮發也高,在 膠料(liào)存放過程中極易(yì)揮發。本品能(néng)用於模型製品。並可用於模壓厚(hòu)製品的膠料和含炭(tàn)黑的膠料。用量一般為0.5——1份。
過氧化二異丙苯(běn)DCP及無味DCP,和(hé)2.5-二甲基—2.5-二叔丁基過氧化己烷不易揮發,使用方便,硫化膠壓縮變形較(jiào)低,且由於不分(fèn)解出帶 羧基的產物,因此在密封製品的(de)硫化膠中特別穩定。它們適用於模壓矽膠製品、與金屬粘合的製品和注射製品,也適用於(yú)含炭黑(hēi)的膠(jiāo)料,應 用範圍甚廣。采用2.5-二甲基—2.5-二叔(shū)丁基過氧化己烷時,硫(liú)化(huà)膠並具有較高(gāo)的伸長率。使用過氧化二異(yì)丙苯時其分解產物(wù)具有臭(chòu)味, 這種氣味並在較長時間內存在(zài)於製品中,采用2.5-二甲基—2.5-二叔丁基過氧化己烷時(shí),則能避免此種(zhǒng)弊端。這(zhè)兩種過(guò)氧化物所得硫化膠 的撕裂強度較低。其用量一般均為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(liú)化膠的伸長率、抗撕裂強度等(děng)性能下降。這種(zhǒng)下降趨勢尤以使用(yòng)2.4—二氯(lǜ)過氧化 二(èr)苯甲酰、過氧化二苯甲酰(xiān)者為甚。
矽橡膠有幾種硫化?
含乙(yǐ)烯基的(de)矽橡膠生膠除利用過氧化物進行硫化硫化外,還可以進行(háng)加成硫化。現今所(suǒ)用的加成硫化的硫化劑主要為含矽氫基的(de)過氧化物 或聚(jù)合物。Si-H基團與乙(yǐ)烯基加成而實(shí)現(xiàn)硫化,在這種反應中,通常使用鉑的絡合物為(wéi)催化劑。
硫化促進劑
硫化促進劑是一類能加快硫化反應速度,縮短(duǎn)硫化時間(jiān),降低硫化溫度,減少硫化劑用(yòng)量,並(bìng)能提高或改善硫化膠物理機械性能的助劑。 按其性質(zhì)和化學組成可分為無機促進(jìn)劑和有機(jī)促進劑兩大類。無(wú)機(jī)促進劑使用最早,但因促進效果小,硫化膠性能差。現基本被有機促進 劑所取(qǔ)代。隨著合成橡膠品種和用途的不斷發展,現(xiàn)有促進劑名目繁雜,根據促進劑的(de)化學結(jié)構通常將其(qí)分為噻唑類、秋蘭姆類(lèi)、次磺酰(xiān) 胺類、胍類、二硫(liú)代氨基甲酸(suān)鹽類、醛胺類(lèi)、黃原酸鹽類和硫脲。
硫化過程
可分為四個階段,各有特點。通(tōng)過膠料定伸(shēn)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:硫化誘導期(qī)(焦燒時間)內(nèi),交聯尚未開始,膠料有很好的流動(dòng)性。這一階(jiē)段(duàn)決定了 膠料的焦燒性及加(jiā)工安全性。這一階段的終點,膠料開始交聯並喪失流動性。硫(liú)化誘(yòu)導期的長短除與生膠硫化中(zhōng)橡膠分(fèn)子變化本身性質有關,主(zhǔ)要取決於所用助劑(jì),如用遲延 性促進劑(jì)可以得到較長的(de)焦燒時間,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(dìng)速度進(jìn)行交聯的預硫化階段。預(yù)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 達預想水平(píng),但撕裂和動(dòng)態裂口的性(xìng)能卻(què)比相應的正硫化好(hǎo)。
正硫化:到達(dá)正硫化階段後(hòu),硫化膠的各項物理性能分(fèn)別達到或接近最佳點,或達到(dào)性能的綜全平衡。正硫化階段(硫化平坦區)之後, 即為過硫階段,有兩種情(qíng)況:天然膠出現“返原”現象(定伸強度下降),大部分合成膠(除丁基膠外)定伸強度繼續增加。
過硫:對任何(hé)膠料來說(shuō),硫化時不隻(zhī)是產生交聯,還由於(yú)熱及(jí)其它因素的作用產生產聯鏈和分(fèn)子鏈的(de)斷裂。這(zhè)一現象貫穿整個硫化過程。 在過硫階段,如果交聯仍占優勢,橡膠就發硬,定伸強度繼續上升,反之,膠料發軟,即出現返原。
硫化方法按硫化條件(jiàn)可(kě)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(de)硫化,製(zhì)品(pǐn)在含有2%~5%氯(lǜ)化(huà)硫(liú)的二硫化碳溶液中浸漬,然後洗淨、幹燥即可。室溫(wēn)硫化時,硫(liú)化過程在室溫 和常壓下進行,如使用(yòng)室溫硫化膠漿(混(hún)煉膠溶液)進行自行車內胎接頭、修補等,青山新材環保無溶劑三防漆也是一種室溫硫化的矽橡膠產品。熱硫化是橡膠製品硫化的主要方法。
根據硫化介質及硫化方式的不同,熱硫化又可分為(wéi)直接硫化、間接硫化和混氣硫化三種方法。①直接硫化,將製品直接置(zhì)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,此法一般用於某些外觀要求嚴格的製品。③混氣硫化(huà),先采用(yòng)空氣硫化,而後(hòu)再改用直接蒸汽硫化。此法既可以克服蒸汽硫化影響製品外觀的缺點,也可以克服由於熱空氣(qì)傳熱慢,而硫化時間長和易老化的缺點。
上(shàng)述硫化方法均屬於間歇生產,有些長度不限的橡膠製(zhì)品可以(yǐ)連續硫化,如壓出製品的鹽浴硫化、沸騰床硫化、微波或高頻(pín)硫化、膠帶及膠板的鼓式硫化機硫化等。
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