矽橡膠製品硫化的條件及過程講解!
影響矽橡(xiàng)膠(jiāo)製品(pǐn)硫化(huà)過程的主要因素是硫化劑用量、硫(liú)化溫度及(jí)硫化時間(jiān)。
①硫化劑用量。其用量越大(dà),硫化速度越(yuè)快,可以達到的硫化程度也越高。硫化(huà)劑在矽橡膠中的溶解度是有限的,過量(liàng)的硫化劑會由膠料 表麵析出,俗稱“噴硫”。為了減少噴硫現象(xiàng),同時要達到硫化效果,需嚴格控製硫(liú)化劑的用量。

②硫化溫度。若溫度(dù)高10℃,硫化時間約縮短一半。由於橡膠是不(bú)良導熱(rè)體,製品的硫化進程由於其(qí)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(zhì)品一般采用逐(zhú)步(bù)升溫、低(dī)溫長時間硫(liú)化。
③硫化時間。這是硫化工藝的重要環節。時間過短,硫化程(chéng)度不足(亦稱(chēng)欠硫)。時間(jiān)過長(zhǎng),硫化程度過高(俗稱過硫)。隻有適宜的硫 化程度(俗稱正(zhèng)硫化),才能保證最(zuì)佳的綜(zōng)合性能。
矽橡膠硫化原理
矽橡膠有(yǒu)幾種硫(liú)化?矽橡膠一般均為高度飽和的結構,硫化活性較低(dī),故通常不能用硫磺硫(liú)化,最普通最常(cháng)用的(de)硫(liú)化劑為有機過氧化物。 矽橡膠也可以采用高能射線進行輻射硫化,輻射硫化與過氧化物的硫化機理相同,均係發生遊離(lí)基反應而交聯。

矽橡膠硫化原理
二甲基矽橡(xiàng)膠的(de)分子中不含(hán)乙烯基,是(shì)飽(bǎo)和矽(guī)膠,通常均采用高活性的過氧化物為硫化劑,過(guò)氧化物遊離基奪取矽橡膠甲基上的氫形成大 分子遊離基(jī),然後大分子遊離基再結合即形成交聯(lián)鍵,如以過氧化二苯甲酰為硫化劑。
由以上反(fǎn)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(chóng)新生成可繼續進行反應的遊離基,因此,在矽橡膠中引(yǐn)入少量的乙烯 基(jī)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(shàn)製品的性(xìng)能(néng)。由於引發交聯反(fǎn)應的初始遊離基是由過氧化 物分解而得,故在一(yī)定範圍內增加過氧化物的用量可以顯著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(hé)壓縮(suō)變(biàn)形,但抗撕裂性能則有所(suǒ)下降。
按照過氧化(huà)物硫化活性的高低,將常用的過氧化物分為通用(yòng)型與乙烯基專用型兩類。通用(yòng)型活性較高(gāo),對各種矽橡膠均能起硫化作(zuò)用,如(rú) 過氧化二苯甲酰(BP),2?4—二氯過氧化二苯甲酰(xiān)(DCBP),過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB),即屬於此種類型。乙烯基專用型活性較低 ,僅能對含乙烯基的矽橡膠起硫化作用,如過(guò)氧化二叔丁(dīng)基(jī)(DTBP),過氧化二(èr)異丙苯(DCP及無味DCP),2?5—二(èr)甲基—2?5—二叔丁基 過氧化己烷(DBPMH)等則屬於此種類型。過氧化二苯甲酰常製成有效(xiào)成份為50%的矽油膏,以(yǐ)保(bǎo)證生產安全並(bìng)改進其在膠料中的(de)分散性。 其(qí)分解產物為苯、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(yóu)於分解產(chǎn)物含有酸(suān)性物質,故用量不宜過多以免降低製 品的耐熱性,本品不適於製造厚壁模型製品。一般(bān)100份二甲基矽橡膠用過氧化二(èr)苯(běn)甲酰矽油(yóu)膏狀物4——6份(fèn),乙烯基矽橡膠用(yòng)量為0.5— —2份(fèn)。
2.4—二氯過氧(yǎng)化二(èr)苯甲(jiǎ)酰與過氧化二(èr)苯甲酰相較,其分解(jiě)溫度比過氧化二苯甲酰為低,而分解速度則更高,由於(yú)分解溫(wēn)度低,所以焦燒(shāo) 性能不好,因此(cǐ),這種物質的(de)用量應盡可能少。其分解產物為2.4-二氯苯甲酸和2.4-二(èr)氯苯,比較不易揮發,所以矽橡膠(jiāo)製品廠家生產硫 化時不(bú)加壓也能(néng)避免氣泡,特別適宜於壓出矽(guī)膠製品(pǐn)的常壓熱空氣(qì)連續硫化。用量與過氧化二苯甲酰相(xiàng)仿。

過氧化二苯甲酰,2.4—二氯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(huà)物的硫(liú)化作用。淺色(sè)膠料則 有很強烈(liè)的焦燒傾向,且其分解產物中的(de)酸性物質會損害密封(fēng)係統矽橡(xiàng)膠製品的耐熱性能。
過氧化二叔丁基對含乙(yǐ)烯基的矽橡膠有效,不易焦燒且硫化膠壓縮變形較小,物(wù)理機械(xiè)性能良好。其缺點是蒸氣壓高,因此揮發也高,在 膠料存放過程中極易揮發。本品能用(yòng)於模型製品。並可用於模壓厚(hòu)製品的膠料和含(hán)炭黑的膠料(liào)。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(huī)發,使用方便(biàn),硫化膠壓縮變形較低,且由於(yú)不分解出帶 羧基的產物,因此在密封製品的硫化膠中特別穩定。它們適(shì)用於模壓矽膠製品、與金(jīn)屬粘合的製(zhì)品和(hé)注射製品,也(yě)適用於含炭黑的(de)膠料,應 用範圍甚廣。采用2.5-二(èr)甲(jiǎ)基—2.5-二叔丁基過氧化己烷時,硫化膠並具有(yǒu)較高的伸長率。使用過氧化二異(yì)丙(bǐng)苯時(shí)其分解產物具有臭味, 這種氣味並在較長時(shí)間內存在於製品中,采用2.5-二甲基(jī)—2.5-二叔(shū)丁基過氧化己烷時,則能避免此種弊端。這(zhè)兩種過氧化物所得硫(liú)化(huà)膠 的撕裂強度較低。其用量一般均(jun1)為0.5——1份。
過氧化物的用量不宜過大,當超過適(shì)宜的用量(liàng)後會使硫化膠的伸長(zhǎng)率、抗撕裂強度等性能(néng)下降。這種下降趨勢尤以使用2.4—二(èr)氯過氧化 二苯甲(jiǎ)酰、過氧化(huà)二苯甲酰(xiān)者為甚。
矽橡膠有幾種硫化?
含乙烯基的(de)矽(guī)橡膠生膠除利用過氧(yǎng)化物進行硫化硫化外,還可以(yǐ)進行加成硫化。現今所用的(de)加成硫化的硫化劑主(zhǔ)要為含矽氫(qīng)基的過(guò)氧化物 或聚合物。Si-H基(jī)團與乙烯基加成而實現硫化,在這種反應中,通常(cháng)使用(yòng)鉑的絡合(hé)物為催化劑。
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(duǎn)硫化時間,降低(dī)硫化溫度,減少(shǎo)硫化劑用(yòng)量,並能提高或改善硫(liú)化膠物(wù)理機械性能的助劑。 按其性質和化學組成可分為無機促進劑和有機促進劑兩大類。無機促進(jìn)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(jìn) 劑所(suǒ)取代。隨著合(hé)成橡膠(jiāo)品種和(hé)用途的不(bú)斷發展,現有促進劑名目繁雜,根據促進劑的化(huà)學(xué)結構通常將(jiāng)其分為噻唑類、秋蘭姆類、次磺酰 胺類、胍類、二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)、醛胺類、黃原酸鹽類和硫脲。
硫化過程
可(kě)分為四個階段,各有特點。通過(guò)膠料定伸強度的測量(或硫化(huà)儀)可以看到,整個硫化過程可分為硫化誘導,預硫(liú),正硫化和過硫(對 天(tiān)然膠來(lái)說是(shì)硫化返原)四個階段。
硫化誘(yòu)導期:硫化誘導期(焦燒時間(jiān))內,交聯尚未開始,膠料有很好的流動性。這一階段決定了 膠料的焦燒性及加工安(ān)全(quán)性。這一(yī)階段的終點,膠料開始交聯並喪失流動性。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(jué)於所用助劑,如用遲延 性促進劑(jì)可以得到較長的(de)焦燒時間,且有(yǒu)較(jiào)高的加工安全性。
預硫化:硫化誘導期以後便(biàn)是以一定速度(dù)進行交聯的預硫化階(jiē)段。預硫化期的交聯程度低,即使到後期硫化膠的扯斷強度(dù),彈性也不(bú)能到 達預想水平,但撕裂和動態裂(liè)口的性能卻比相應的正(zhèng)硫化好(hǎo)。
正硫化:到達正硫化階段後,硫化膠的各項物理性(xìng)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(tǎn)區)之後, 即為(wéi)過硫階段,有兩種情況:天然膠出現“返原”現象(定伸強度下(xià)降),大(dà)部分合成膠(jiāo)(除丁基(jī)膠外(wài))定伸強度繼續增加。
過硫(liú):對任何膠料來說,硫化時不隻是(shì)產生交聯,還由於(yú)熱及其它因素的作用產生產聯鏈和分子(zǐ)鏈的斷裂。這一現象貫(guàn)穿整個硫(liú)化過程。 在過硫階段,如果交聯仍(réng)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(huà)方(fāng)法(fǎ)按硫化條(tiáo)件可分為冷硫化、室(shì)溫硫化和熱硫化三(sān)類(lèi)。
冷硫化可(kě)用於薄膜製品的硫化(huà),製品(pǐn)在含(hán)有2%~5%氯化硫的(de)二硫化碳溶液中浸漬,然後洗淨、幹燥(zào)即可。室溫硫化時,硫化過程在室溫 和(hé)常壓下進行,如使用室溫(wēn)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(fáng)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(yào)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(fǎ)。①直接硫化,將製品直接置入熱水或(huò)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(qì)硫化,先采用空氣硫化,而(ér)後再改用直接蒸汽硫(liú)化(huà)。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(chuán)熱慢,而硫化時間長和易(yì)老化的(de)缺點。
上述硫化方法均屬於間歇生產,有些長度不限的(de)橡膠(jiāo)製品可以連續硫化,如壓出製品的鹽浴硫(liú)化、沸騰床硫(liú)化、微波或高頻硫化、膠帶及膠板的鼓式硫化機硫化等(děng)。
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