解析硅橡膠制品的配合、應用及進(jìn)展
來(lái)源:深圳市澳佛特橡膠制品有限公司 發(fā)布日期:2017-07-10 瀏覽次數:1723
一、加工
(1)計量配合。雖然在配合膠料中已經(jīng)加入了適當的反應抑制劑,如果存放條件不妥當,仍有可能導致室溫下部分橡膠產(chǎn)生硫化。因此,通常都是把膠料分成兩個(gè)配合組分。一種含有催化劑,另一種含有交聯(lián)劑,以1∶1配合。
(2)硫化。液態(tài)硅橡膠的硫化反應屬于加成型一部分在側鏈的乙烯基則可能發(fā)生與乙烯基硅橡膠類(lèi)似的交聯(lián)反應。液態(tài)硅橡膠能在高溫下以很快的速度進(jìn)行硫化,而又不致焦燒。液態(tài)硅橡膠硫化的最大特點(diǎn)就是高溫快速。據DowCorning公司的資料,一個(gè)7g制件的多孔模,在連續作業(yè)中,整個(gè)進(jìn)模、硫化及出模的時(shí)間僅需20~30s,是一般橡膠的所謂快速硫化的1/10~1/20。
(3)注射模壓。液態(tài)硅橡膠的注射模壓既不同于普通硅橡膠,也不同于塑料。與其它橡膠注壓相比,在注壓前液態(tài)硅橡膠不需要塑化,粘度低得多,而硫化極快。與塑料相比,液態(tài)硅橡膠的粘度和塑料的“熔融”粘度相近,但它是熱固性的,而不是熱塑性的。從工藝上看,液態(tài)硅橡膠主要應用在注壓、擠出和涂覆方面。主要的擠出制品是電線(xiàn)、電纜;涂覆制品是以各種材料為底襯的硅橡膠布或以紡織品補強的薄膜;注壓則為各種模型制品。由于其流動(dòng)性能好,強度高,更適宜制作模具和澆注仿古藝術(shù)品。因為硫化中沒(méi)有交聯(lián)劑等副產(chǎn)品溢出,生膠的純度很高且生產(chǎn)過(guò)程中潔凈衛生,液態(tài)硅橡膠尤其適合制造要求高的醫用制品。
二、硅橡膠研究的新進(jìn)展
硅橡膠具有卓越的耐高低溫、耐臭氧、耐氧、耐光和耐候老化性能,優(yōu)良的電絕緣性能,特殊的表面性能和生理惰性以及高透氣性,應用范圍廣泛。但硅橡膠的拉伸強度和撕裂強度偏低,耐酸堿性較差,制造復雜產(chǎn)品時(shí)加工工藝性能也較差,近年來(lái)世界各國為此進(jìn)行了許多改進(jìn)研究工作,并取得了一些成果。
(1)利用有機硅與其它單體或聚合物的共聚(共混),獲得了新的聚合(共混)物。例如,有機硅與聚碳酸酯的嵌段共聚物可作為選擇性透氣膜;有機硅與乙丙橡膠共混物的特性介于硅橡膠與乙丙橡膠之間;將硅橡膠與EVA共混,制得的共混物具有優(yōu)良的物理性能、電性能、耐高溫老化性能和熱收縮性,經(jīng)過(guò)適當配合可賦予優(yōu)良的阻燃性能。利用耐高溫的硅橡膠與高拉伸強度的PMMA制造互穿聚合物網(wǎng)格,改善了硅橡膠的強度和PMMA的耐熱性,通過(guò)合成聚二甲基硅氧烷(PDMS)/聚苯乙烯(PS)互穿聚合物網(wǎng)絡(luò ),提高了有機硅網(wǎng)絡(luò )的力學(xué)和彈性性能。
(2)通過(guò)改進(jìn)配合技術(shù),研制出高強度、高抗撕裂、低壓縮變形等性能良好以及耐高溫、耐超低溫、阻燃、導熱和熱收縮硅橡膠等各種專(zhuān)用性強的新品種。純硅橡膠不具備大多數應用所要求的機械強度,因此需要增強。傳統的增強方法是在硅橡膠固化之前加入補強填料,然后進(jìn)行混煉、硫化等工藝。但耗時(shí)、耗能,污染環(huán)境,而且難以控制填料在膠料中的分散和聚集的程度。研究表明,沉淀法白炭黑、沉淀法二氧化鈦和鐵氧體、沸石和氧化鋁等填料對硅橡膠有較好的增強作用。
(3)在改善加工性能方面,研制了不需二段硫化的硅橡膠、顆粒硅橡膠(又稱(chēng)粉末橡膠) 以及基于含乙烯基聚硅氧烷和含氫硅氧烷之間的催化加成反應,發(fā)展了硅橡膠液體注射成型系統。采用加成型雙組分體系,研制成觸變性好、施工性能優(yōu)異和使用方便的膩子型制模硅橡膠。
三、硅橡膠的再生
硅橡膠具有很多優(yōu)異的性能,但價(jià)格較高,因此廢膠的再生利用,對節約原材料、降低生產(chǎn)成本具有經(jīng)濟意義。
硅橡膠再生工藝過(guò)程包括精選、切塊、裂解、精制和配料。即首先將廢,膠進(jìn)行清洗,去除垃圾和雜質(zhì),然后進(jìn)行挑選和分類(lèi),切成小塊,送往裂解。裂解的方法很多,有機械軋煉裂解、直接蒸汽熱裂解、干熱裂解和化學(xué)裂解等。其中以前兩種較為常用和簡(jiǎn)便,著(zhù)重介紹如下。(1)機械軋煉裂解。機械軋煉裂解可在普通軋煉機上進(jìn)行。即將切成小塊的廢膠放在煉膠機上軋煉,開(kāi)始時(shí)輥距要大些,待膠料包輥后,減小輥距。當扎得較細碎時(shí),即可薄通。待逐漸形成連續帶狀后,就可下片存放。該法的缺點(diǎn)是采用氣相法白炭黑的廢膠不易軋碎,軋煉時(shí)間長(cháng)。為了縮短軋煉時(shí)間,提高軋煉再生效率和再生膠質(zhì)量,可在軋煉過(guò)程中適當(10%左右)加入沉淀法白炭黑,使軟硬不同的膠料軋碎混合,縮短再生時(shí)間。(2)直接蒸汽熱裂解。直接蒸汽熱裂解是將廢膠料小塊放入壓力約0.5MPa(溫度150~160℃)的蒸汽硫化罐中處理3~4h。如果廢橡膠硬度較高,可適當延長(cháng)處理時(shí)間,但不宜過(guò)長(cháng),以免廢橡膠過(guò)度降解,性能變差。經(jīng)熱處理的廢橡膠再在煉膠機上充分軋碎,待包輥后再薄通出片。在軋碎時(shí)一般可加入少量酒精,使其增加機械摩擦,提高軋煉效率。若遇粘輥可加一些白炭黑或其它無(wú)機填料。該法制得的再生膠質(zhì)量均勻,塑性大,缺點(diǎn)是加工處理時(shí)間長(cháng),存放后很難返煉。如果在膠料中加入結構控制劑,如二苯基硅二醇或羥基硅油,則較易返煉。
再生膠性能一般比生膠差,拉伸強度、扯斷伸長(cháng)率、撕裂強度和抗壓縮永久變形性能均較低,硬度較大。其拉伸強度一般為2.9~3.8 MPa,扯斷伸長(cháng)率為100%~150%。隨填料用量增大,硬度增大,扯斷伸長(cháng)率降低。當單用再生膠時(shí),除加入補強劑白炭黑外,還可加入弱補強性填充劑(如二氧化鈦或氧化鋅50~100份),以降低成本。并應加入適量的硫化劑(比一般生膠增加約1倍),以便使硫化膠保持一定的硬度。當生膠中摻用30%~50%再生膠時(shí),其硫化膠的物理性能變化不大(僅拉伸強度和扯斷伸長(cháng)率稍低),能耐250~300℃的高溫老化。再生膠最高摻用量可達70%~80%。再生膠可單獨用于制造膠板,不宜單獨用作擠出制品。若再生膠經(jīng)過(guò)過(guò)濾后與生膠并用,則可用來(lái)制造擠出制品。
四、配合
液態(tài)硅橡膠的配合非常簡(jiǎn)單,由生膠、填充劑、交聯(lián)劑、催化劑、反應抑制劑以及必要的添加劑等組成,現簡(jiǎn)述如下。
(1)生膠。采用官能度為2(或2以上)的含乙烯基端基的聚硅氧烷,聚合度為1000以上。
(2)填充劑。填充劑主要是采用氣相法白炭黑,并以三甲基封端的聚硅氧烷作表面處理劑。經(jīng)表面處理氣相法白炭黑的加入,除用以補強外,還可以增大粘度,這種粘度的增強比較穩定,較少受時(shí)間的影響而變化。
(3)交聯(lián)劑。交聯(lián)劑實(shí)際上是液態(tài)硅橡膠雙組分中另一組分的主要成分,由氫端基官能度至少為2以上的聚硅氧烷組成,它與乙烯基基團發(fā)生加成反應,形成交聯(lián)結構,而使膠料固化。其用量不能過(guò)大,否則其耐熱性會(huì )降低。
(4)催化劑。催化劑主要為有機鉑的絡(luò )合物,較新的發(fā)展是導入含乙烯基的低分子聚硅氧烷的配位化合物,其用量極小。
(5)反應抑制劑。反應抑制劑用于調整活性期,延長(cháng)貯存穩定性。一般為炔類(lèi)化合物,也可利用含胺、錫、磷等化合物。
(6)其它的添加劑。其它添加劑包括著(zhù)色劑、脫模劑等。上述包括生膠在內的各種配合劑都是分成兩個(gè)組分供應的,使用時(shí)將兩個(gè)組分混合,在一定的條件下硫化成型,這一點(diǎn)與縮合型硫化硅橡膠的制備相同。
五、應用
硅橡膠具有獨特的綜合性能,尤其是硅橡膠的生物相容性更是一種關(guān)鍵的特性,它已成功地用于其它橡膠用之無(wú)效的場(chǎng)合,解決了許多技術(shù)問(wèn)題,滿(mǎn)足了現代工業(yè)和日常生活的各種需要。與其它橡膠一樣,硅橡膠可加工成各種型材、膠管、膠條、膠輥、膠布等制品;室溫硫化型硅橡膠可就地大面積施工,使用方便。
(1)汽車(chē)工業(yè):硅橡膠在汽車(chē)工業(yè)中的應用增長(cháng)速度很快,硅橡膠(特別是具有各種特性的硅橡膠)可耐燃油、潤滑油的侵蝕,提高汽車(chē)各部件的使用性能,降低維修費用??捎糜谄?chē)點(diǎn)火線(xiàn)、火花塞保護罩、加熱及散熱器用軟管、消聲器襯里、蓄電池接頭以及用氟硅橡膠制的加油泵等。隨著(zhù)車(chē)輛電子電氣化的發(fā)展,室溫硫化硅橡膠廣泛用于電子零件、電氣裝配件的灌封料、風(fēng)擋玻璃、車(chē)體四周密封及反射鏡等處的粘接密封劑。
(2)電子、電氣工業(yè):硅橡膠作為絕緣材料使用最早,需求量較大的一個(gè)領(lǐng)域。硅橡膠主要用于電視機陽(yáng)極罩、高壓保護罩、高壓引出線(xiàn)、冰箱除霜器電線(xiàn)、功率或訊號傳遞用電線(xiàn)和電纜等。用硅橡膠制造的絕緣子將替代陶瓷制品廣泛用于輸電線(xiàn)路,特別是超高壓線(xiàn)路。導電硅橡膠用于電子計算機、電話(huà)等儀器的電接點(diǎn)件及液晶顯示觸點(diǎn)件。阻燃和耐輻射硅橡膠制造的電線(xiàn)、電纜廣泛用于原子能發(fā)電站。硅橡膠加熱片、加熱帶用于控制多種精密儀表和輸油管道的工作溫度,在醫療上作理療熱敷器用的加熱毯。室溫硫化型硅橡膠可作為防水、防潮和防震用灌封材料。硅橡膠因具有耐熱洗滌液性能,目前已廣泛用于洗碗機和洗衣機的泵用密封上。硅橡膠非常適于用作咖啡鍋、電氣油炸鍋和蒸汽熨斗等用具上的墊圈。立體聲耳機耳部和頭部的襯墊改用硅橡膠,能排除外界雜音,且柔軟舒適。
(3)宇航工業(yè):硅橡膠是宇航工業(yè)中不可缺少的高性能材料,它能承受太空的超冷和返回大氣層的灼熱,延長(cháng)飛機零件壽命,降低檢修保養費用,減少意外事故。主要用于飛機機體孔穴密封件、電接頭、密封開(kāi)關(guān)、防塵和防水罩、墊圈墊片、噴氣式引擎和液壓裝置的“O”型密封環(huán)、氧氣面罩、調控膜片、熱空氣導管和雷達無(wú)線(xiàn)減震器等。耐燒灼硅橡膠適用于作火箭燃油閥門(mén)、動(dòng)力源電纜和火箭發(fā)射井蓋涂層,以免受火箭噴射流的燒灼。室溫硫化硅橡膠可作為機體氣密性密封、窗框密封和防震、防潮灌封材料。
(4)建筑工業(yè):硅橡膠具有良好的耐候性和施工性,作為粘接密封劑在建筑工業(yè)中得到了廣泛應用,超過(guò)了其它類(lèi)型的密封劑。近年來(lái),又開(kāi)發(fā)了低模量高伸長(cháng)型雙組分密封劑,它用于接縫移動(dòng)大的混凝土預制件和幕墻等大型構件。室溫硫化硅橡膠還用于石棉水泥板連接處的密封、浴室磚縫和盥洗用具的密封。隨著(zhù)今后橡膠價(jià)格的下降,將進(jìn)一步擴大應用范圍,如在公路接縫的應用中替代瀝青和氯丁橡膠。高溫硫化型硅橡膠海綿條用作建筑物的門(mén)窗密封嵌條。
(5)醫療領(lǐng)域:硅橡膠具有良好的生物相容性,對機體反應小,性能穩定,血凝性低,能承受高溫高壓多次蒸煮,而且能加工成各種形狀的制品,如薄膜、海綿、氣囊,是目前醫學(xué)上應用最廣的一種材料。
(6)其它領(lǐng)域:除了上述各種應用外,硅橡膠在紡織、印刷、機械、塑料、化學(xué)、造紙及食品和化妝等領(lǐng)域的應用也明顯增加。典型的產(chǎn)品是用硅橡膠制成的輥筒,用作織物、塑料的熱定型、壓紋、壓延和復印機的定影。硅橡膠薄膜制成的氣調窗已用于貯存果品蔬菜。此外,硅橡膠在紡織高溫設備以及在堿、次氯酸鈉和雙氧水濃度較高的設備上作密封材料也取得良好的效果。
- 上一篇:解析硅橡膠制品的生產(chǎn)及加工
- 下一篇:解析(HNBR)氫化丁腈橡膠【返回目錄】