矽橡膠製品硫化的條件及過程(chéng)講解!
發表時間(jiān):2019-06-08
影響矽橡膠製(zhì)品硫化過程的主要(yào)因(yīn)素是硫化劑用量、硫化溫度及硫化時間。
①硫化劑用量(liàng)。其用量越大,硫化速度越快,可(kě)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(yóu)膠料 表麵(miàn)析出,俗稱“噴硫”。為了減少噴(pēn)硫現象,同時要達到硫化效果,需嚴格(gé)控製硫化劑的用量。

②硫化溫度。若(ruò)溫度高10℃,硫化時間約縮短一半。由於橡膠是不良(liáng)導熱體(tǐ),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 比較均勻的硫化程度,厚矽膠製品(pǐn)一般采用(yòng)逐步升溫、低溫(wēn)長時間(jiān)硫化。
③硫化時間(jiān)。這是硫化工(gōng)藝的重要環節。時間過短,硫化程度不足(亦稱(chēng)欠硫)。時間過長,硫化程度過高(俗(sú)稱過硫)。隻(zhī)有(yǒu)適宜的硫 化程度(俗(sú)稱正硫化),才能保證最佳的綜合性(xìng)能(néng)。
矽橡膠硫化原理
矽橡膠有幾種硫化?矽橡膠一般均為(wéi)高度(dù)飽和的結構,硫(liú)化活(huó)性較低,故通常不能用硫磺硫化,最普通最常用的硫化劑(jì)為有機過氧(yǎng)化(huà)物。 矽橡膠也可以采用高能射線進行輻射硫化,輻射(shè)硫化與過氧化物的硫化機理相同,均係發生遊離基反應而(ér)交聯。

矽橡膠硫化原理(lǐ)
二甲基矽橡膠的分子中(zhōng)不含乙烯基,是飽和矽膠,通常均采用高(gāo)活性的過氧化物為硫(liú)化劑,過氧化物遊離基奪取矽橡膠甲基上(shàng)的(de)氫形成大 分(fèn)子遊(yóu)離基,然後大分子遊(yóu)離基再結合即形成交聯鍵,如以過(guò)氧化二苯甲酰為硫化劑。
由以上反應中可(kě)以看到,含有乙烯(xī)基的矽橡膠在硫(liú)化過各中,能夠重新生成可繼續進行反應的遊離基(jī),因此,在矽橡膠中(zhōng)引入少量的乙烯 基就可以大大提高硫化(huà)活性,提高硫化劑交聯效率,減少過氧化物的用量(liàng)並改善製(zhì)品的性能。由於引發交聯反應的初始遊離基是(shì)由過氧化 物分解而得,故在一(yī)定範圍(wéi)內增加過氧化物的用量可以顯著提高矽橡膠硫(liú)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(dàn)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(yǎng)化物分為通用型與乙烯基專用(yòng)型(xíng)兩類。通用型活性較高(gāo),對各種矽橡膠均能(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),過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB),即屬於此種類型。乙烯基專用型活性(xìng)較低 ,僅能對含乙烯(xī)基的矽橡膠起硫化作用,如過氧化二叔丁基(DTBP),過氧化二異丙苯(DCP及無味DCP),2?5—二(èr)甲基—2?5—二叔丁基 過(guò)氧化己烷(DBPMH)等則(zé)屬於此種類型。過(guò)氧化二苯甲酰常製成有效(xiào)成份為50%的矽(guī)油膏,以保證生產安全並改進(jìn)其在膠料中的分散性。 其分解產物為苯、苯甲酸和二氧化碳,是揮(huī)發性的(de),在一段硫化時必須加壓,且由於分解產物(wù)含有酸性物質,故用(yòng)量不宜過(guò)多(duō)以(yǐ)免降(jiàng)低製 品的耐(nài)熱性,本品不適於製造厚壁模型製品。一般100份(fèn)二甲基矽橡膠用過氧化二苯甲酰(xiān)矽油膏狀物4——6份,乙烯基矽(guī)橡膠(jiāo)用量為0.5— —2份。
2.4—二氯過氧化二苯(běn)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,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(qí)分解產物為2.4-二氯苯(běn)甲酸和2.4-二氯苯,比較不易揮發,所以矽橡(xiàng)膠製品廠家生產硫 化時不(bú)加壓也能避免(miǎn)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(lǜ)過氧化二苯甲酰屬於芳酰基過氧化物,不能用於含炭黑膠料,因炭(tàn)黑幹擾過氧化物的硫化作用。淺(qiǎn)色膠料則 有很強烈的焦(jiāo)燒傾向,且其(qí)分解產物(wù)中的酸性物質會損害密封係統矽橡膠製品的耐(nài)熱性能。
過氧(yǎng)化二叔丁基對含乙(yǐ)烯基的矽橡膠有效,不易焦燒且硫化膠壓縮變形較小,物理機械性能良好。其缺點是蒸氣壓高,因此揮發也高,在 膠料存放過(guò)程中極易揮發(fā)。本品能用於模型製(zhì)品。並(bìng)可用於模壓厚製品的膠料和含炭黑(hēi)的膠(jiāo)料。用量一般為0.5——1份。
過氧化二異丙苯(běn)DCP及無味DCP,和2.5-二甲基(jī)—2.5-二叔丁基(jī)過氧化己烷不易揮發,使用方(fāng)便,硫化膠壓縮變形較低,且由於不分(fèn)解出帶 羧基的產物,因此在密封製品的硫化膠中特別穩定。它們適用於模壓矽(guī)膠製品、與金屬粘合的製品和注射製品,也適用於含炭黑的(de)膠料,應 用範圍甚廣。采用2.5-二甲基(jī)—2.5-二叔丁基過氧化己烷時,硫化膠並具有較高的伸長率。使用過氧(yǎng)化二異丙苯時其(qí)分(fèn)解產物具有臭味, 這種氣味並在較長時間內存在於製品(pǐn)中(zhōng),采用2.5-二(èr)甲基—2.5-二叔丁基(jī)過氧化(huà)己烷時,則能避免此種弊端(duān)。這兩種(zhǒng)過氧化物所得硫化膠 的撕裂強度較低。其用量一(yī)般均為0.5——1份。
過氧化物(wù)的用量不宜過大(dà),當(dāng)超過適宜的用量後會使硫化膠的伸長率、抗撕裂強度等性能下(xià)降。這種下降趨勢尤(yóu)以使(shǐ)用2.4—二氯過(guò)氧(yǎng)化 二苯甲酰、過(guò)氧化二苯甲酰者為甚。
矽橡膠有幾種硫化?
含乙烯(xī)基的矽橡膠生膠除利用(yòng)過氧化物進行硫化硫化外,還可以進行加成硫(liú)化。現今所用的(de)加成硫化的硫(liú)化劑主要為含矽氫基的過氧化物 或聚合物。Si-H基團(tuán)與乙烯基加(jiā)成而實現硫化,在這種反應中,通(tōng)常使用鉑(bó)的絡合物為催(cuī)化劑。
硫化促進劑
硫(liú)化促進劑是一類能加快硫化反應速度,縮短硫化時間,降低硫化(huà)溫度,減少硫化劑用量,並能提高或改善硫化膠物理機械(xiè)性能的助劑。 按其性質(zhì)和化學組成可分為無機促進劑(jì)和有機促進劑兩大類(lèi)。無機促進劑使用最早,但因促進效(xiào)果小,硫化膠性能差。現(xiàn)基(jī)本被有機促(cù)進 劑所(suǒ)取代。隨著合成(chéng)橡膠品種和用途的不斷發展,現有促進劑名目繁雜,根據促進劑的化學結構通常將其分為噻(sāi)唑(zuò)類、秋(qiū)蘭姆類、次磺酰 胺類、胍(guā)類、二硫代氨基甲酸鹽類、醛胺類、黃原酸鹽類和硫脲。
硫(liú)化過(guò)程
可分為四個階段,各有特點。通過膠料定伸強度的測量(或硫化儀)可以看到,整個硫化(huà)過程可分為硫化誘(yòu)導(dǎo),預硫,正(zhèng)硫化和過硫(對 天然膠來說是硫化返原)四個階段。
硫(liú)化誘導(dǎo)期(qī):硫化誘導期(qī)(焦燒時間(jiān))內(nèi),交聯尚未開始,膠料有很好的流(liú)動性。這一(yī)階段決(jué)定了 膠料的焦燒性及加工安全性。這一階段(duàn)的終點,膠料開始交(jiāo)聯並喪失流動性。硫化誘導期的長短除與生膠硫化中橡膠分子變化本身性質有關,主要取決於所用助劑,如用遲(chí)延 性促進劑可以得到較長的焦燒時(shí)間,且有較(jiào)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(lián)的預硫化階段。預硫化期的交聯程(chéng)度低,即使到後期硫化膠的扯(chě)斷強度,彈性也不能到 達(dá)預想水平,但撕裂和動態裂口的性能卻比相應的正硫(liú)化好。
正硫化:到達正硫化階段後,硫化膠的各(gè)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。正硫化階段(硫化平坦區)之後, 即為過硫階段,有兩種情況:天然膠出現“返原”現象(定伸強度下降),大部分合成(chéng)膠(除丁基膠外)定伸強(qiáng)度繼續增加。
過硫(liú):對任何膠料來說(shuō),硫化(huà)時不隻是產生交聯,還由於熱及其它因素的作用產生產聯鏈和分子鏈的斷裂。這一現(xiàn)象貫穿整個硫化過程。 在過硫階段,如果交聯仍占(zhàn)優勢,橡膠就發硬,定伸強度(dù)繼續上升,反之,膠料發軟,即出現返原(yuán)。
硫化方法按(àn)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(kě)。室溫硫化(huà)時,硫化過程在室溫 和常壓下進行,如使用室溫硫化膠漿(jiāng)(混煉膠溶液)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(yě)是一種室溫硫化(huà)的矽橡膠產品。熱硫(liú)化是橡膠製(zhì)品硫化(huà)的(de)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(huà)和混氣硫化三種方法。①直接硫化,將製品直接置入熱水或蒸汽介 質中(zhōng)硫化。②間接硫化,製品置於熱空氣中硫化,此(cǐ)法一般用於某些外觀要求嚴格的製品。③混氣硫化,先采用空氣硫化,而後再改用直接蒸(zhēng)汽硫(liú)化。此法既可以克(kè)服蒸汽硫(liú)化(huà)影響製品(pǐn)外觀的(de)缺點,也可(kě)以克服(fú)由於熱空氣傳熱慢,而硫化(huà)時間長和易老化的(de)缺點。
上述硫化方法均屬於間歇生產,有(yǒu)些(xiē)長度不(bú)限的(de)橡膠製品可以連續硫化,如壓出製品的鹽浴硫化(huà)、沸騰床硫化(huà)、微波或(huò)高頻硫化、膠帶及膠板的鼓(gǔ)式硫化機(jī)硫化等(děng)。
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