矽橡膠製品硫化的條件及過程講解 - 华体会百度知道製品有限公司

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矽橡膠製品硫化的條件及過程講解!

文章出處:华体会 人氣:-發表時間:2019-06-08

影響矽橡膠製品硫化過程的主要因素是硫化劑用量、硫化溫度及硫化時間。

  ①硫化劑用量。其用量越大,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(hui) 由膠料 表麵析出,俗稱“噴硫”。為(wei) 了減少噴硫現象,同時要達到硫化效果,需嚴(yan) 格控製硫化劑的用量。

 

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  ②硫化溫度。若溫度高10℃,硫化時間約縮短一半。由於(yu) 橡膠是不良導熱體(ti) ,製品的硫化進程由於(yu) 其各部位溫度的差異而不同。為(wei) 了保證 比較均勻的硫化程度,厚矽膠製品一般采用逐步升溫、低溫長時間硫化。

 

  ③硫化時間。這是硫化工藝的重要環節。時間過短,硫化程度不足(亦稱欠硫)。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),才能保證最佳的綜合性能。

 

  矽橡膠硫化原理

 

  矽橡膠有幾種硫化?矽橡膠一般均為(wei) 高度飽和的結構,硫化活性較低,故通常不能用硫磺硫化,最普通最常用的硫化劑為(wei) 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(yu) 過氧化物的硫化機理相同,均係發生遊離基反應而交聯。

 

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  矽橡膠硫化原理

 

  二甲基矽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(wei) 硫化劑,過氧化物遊離基奪取矽橡膠甲基上的氫形成大 分子遊離基,然後大分子遊離基再結合即形成交聯鍵,如以過氧化二苯甲酰為(wei) 硫化劑。

 

  由以上反應中可以看到,含有乙烯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,在矽橡膠中引入少量的乙烯 基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製品的性能。由於(yu) 引發交聯反應的初始遊離基是由過氧化 物分解而得,故在一定範圍內(nei) 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(wei) 通用型與(yu) 乙烯基專(zhuan) 用型兩(liang) 類。通用型活性較高,對各種矽橡膠均能起硫化作用,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),即屬於(yu) 此種類型。乙烯基專(zhuan) 用型活性較低 ,僅(jin) 能對含乙烯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—二甲基—2?5—二叔丁基 過氧化己烷(DBPMH)等則屬於(yu) 此種類型。過氧化二苯甲酰常製成有效成份為(wei) 50%的矽油膏,以保證生產(chan) 安全並改進其在膠料中的分散性。 其分解產(chan) 物為(wei) 苯、苯甲酸和二氧化碳,是揮發性的,在一段硫化時必須加壓,且由於(yu) 分解產(chan) 物含有酸性物質,故用量不宜過多以免降低製 品的耐熱性,本品不適於(yu) 製造厚壁模型製品。一般100份二甲基矽橡膠用過氧化二苯甲酰矽油膏狀物4——6份,乙烯基矽橡膠用量為(wei) 0.5— —2份。

 

  2.4—二氯過氧化二苯甲酰與(yu) 過氧化二苯甲酰相較,其分解溫度比過氧化二苯甲酰為(wei) 低,而分解速度則更高,由於(yu) 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能少。其分解產(chan) 物為(wei) 2.4-二氯苯甲酸和2.4-二氯苯,比較不易揮發,所以矽橡膠製品廠家生產(chan) 硫 化時不加壓也能避免氣泡,特別適宜於(yu) 壓出矽膠製品的常壓熱空氣連續硫化。用量與(yu) 過氧化二苯甲酰相仿。

 


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  過氧化二苯甲酰,2.4—二氯過氧化二苯甲酰屬於(yu) 芳酰基過氧化物,不能用於(yu) 含炭黑膠料,因炭黑幹擾過氧化物的硫化作用。淺色膠料則 有很強烈的焦燒傾(qing) 向,且其分解產(chan) 物中的酸性物質會(hui) 損害密封係統矽橡膠製品的耐熱性能。

 

  過氧化二叔丁基對含乙烯基的矽橡膠有效,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 膠料存放過程中極易揮發。本品能用於(yu) 模型製品。並可用於(yu) 模壓厚製品的膠料和含炭黑的膠料。用量一般為(wei) 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,硫化膠壓縮變形較低,且由於(yu) 不分解出帶 羧基的產(chan) 物,因此在密封製品的硫化膠中特別穩定。它們(men) 適用於(yu) 模壓矽膠製品、與(yu) 金屬粘合的製品和注射製品,也適用於(yu) 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時,硫化膠並具有較高的伸長率。使用過氧化二異丙苯時其分解產(chan) 物具有臭味, 這種氣味並在較長時間內(nei) 存在於(yu) 製品中,采用2.5-二甲基—2.5-二叔丁基過氧化己烷時,則能避免此種弊端。這兩(liang) 種過氧化物所得硫化膠 的撕裂強度較低。其用量一般均為(wei) 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(hui) 使硫化膠的伸長率、抗撕裂強度等性能下降。這種下降趨勢尤以使用2.4—二氯過氧化 二苯甲酰、過氧化二苯甲酰者為(wei) 甚。

 

  矽橡膠有幾種硫化?

 

  含乙烯基的矽橡膠生膠除利用過氧化物進行硫化硫化外,還可以進行加成硫化。現今所用的加成硫化的硫化劑主要為(wei) 含矽氫基的過氧化物 或聚合物。Si-H基團與(yu) 乙烯基加成而實現硫化,在這種反應中,通常使用鉑的絡合物為(wei) 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,縮短硫化時間,降低硫化溫度,減少硫化劑用量,並能提高或改善硫化膠物理機械性能的助劑。 按其性質和化學組成可分為(wei) 無機促進劑和有機促進劑兩(liang) 大類。無機促進劑使用最早,但因促進效果小,硫化膠性能差。現基本被有機促進 劑所取代。隨著合成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(wei) 噻唑類、秋蘭(lan) 姆類、次磺酰 胺類、胍類、二硫代氨基甲酸鹽類、醛胺類、黃原酸鹽類和硫脲。

 

  硫化過程

 

  可分為(wei) 四個(ge) 階段,各有特點。通過膠料定伸強度的測量(或硫化儀(yi) )可以看到,整個(ge) 硫化過程可分為(wei) 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(ge) 階段。

 

  硫化誘導期:硫化誘導期(焦燒時間)內(nei) ,交聯尚未開始,膠料有很好的流動性。這一階段決(jue) 定了 膠料的焦燒性及加工安全性。這一階段的終點,膠料開始交聯並喪(sang) 失流動性。硫化誘導期的長短除與(yu) 生膠硫化中橡膠分子變化本身性質有關(guan) ,主要取決(jue) 於(yu) 所用助劑,如用遲延 性促進劑可以得到較長的焦燒時間,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速度進行交聯的預硫化階段。預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,但撕裂和動態裂口的性能卻比相應的正硫化好。

 

  正硫化: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。正硫化階段(硫化平坦區)之後, 即為(wei) 過硫階段,有兩(liang) 種情況: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:對任何膠料來說,硫化時不隻是產(chan) 生交聯,還由於(yu) 熱及其它因素的作用產(chan) 生產(chan) 聯鏈和分子鏈的斷裂。這一現象貫穿整個(ge) 硫化過程。 在過硫階段,如果交聯仍占優(you) 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可分為(wei) 冷硫化、室溫硫化和熱硫化三類。

 

  冷硫化可用於(yu) 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,如使用室溫硫化膠漿(混煉膠溶液)進行自行車內(nei) 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(chan) 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(wei) 直接硫化、間接硫化和混氣硫化三種方法。①直接硫化,將製品直接置入熱水或蒸汽介 質中硫化。②間接硫化,製品置於(yu) 熱空氣中硫化,此法一般用於(yu) 某些外觀要求嚴(yan) 格的製品。③混氣硫化,先采用空氣硫化,而後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(yu) 熱空氣傳(chuan) 熱慢,而硫化時間長和易老化的缺點。

 

  上述硫化方法均屬於(yu) 間歇生產(chan) ,有些長度不限的橡膠製品可以連續硫化,如壓出製品的鹽浴硫化、沸騰床硫化、微波或高頻硫化、膠帶及膠板的鼓式硫化機硫化等。


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