伟顺硅胶制品厂

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硅胶配方设计



硅胶配方设计:


    硅胶与一般的通用橡胶相比较,所有三大类的硅胶的配合组分都比较简单,热硫化型也是这样。除生胶外,配合剂主要包括补强剂、硫化剂及某些特殊的助剂,一般只需有5~6个组分即可组成实用配方。硅胶配方设计应当考虑到以下几点。

 

(1)硅胶为饱和度高的生胶,通常不能用硫黄硫化,而采用热硫化。热硫化是以有机过氧化物作硫化剂的,因此胶料中不得含有能与过氧化物分解产物发生作用的活性物质,否则会影响硫化。

 

(2)硅胶制品一般在高温下使用,其配合剂应在高温下保持稳定,为此,通常选用无机氧化物作补强剂。

 

(3)硅胶在微量的酸或碱等极性化学试剂的作用下易引起硅氧烷键的裂解和重排,导致硅胶耐热性的降低.所以在选用配合剂时必须考虑到它们的酸碱性,同时还应考虑到过氧化物分解产物的酸性,以免影响硫化胶的性能。

 

(一)生胶的选择

 

设计配方时应根据产品的性能和使用条件,选用具有不同特性的生胶。对一般的硅胶制品要求使用温度在-70℃~250℃范围内,都可采用乙烯基硅胶;当制品的使用温度要求较高时(-90~300℃),可采用低苯基硅胶;当制品要求耐高低温又需耐燃油或溶剂时,则应当采用氟硅胶。

 

(二)硫化剂

 

用于热硫化硅胶的硫化剂主要有有机过氧化物、脂肪族偶氮化合物、无机化合物、高能射线等,其中最常用的是有机过氧化物。这是因为有机过氧化物一般在室温下比较稳定,但在较高的硫化温度下能迅速分解产生游离基,从而使硅胶交联。

 

过氧化物按其活性高低可以分为二类。一类是通用型,即活性高,对各种硅胶均能起硫化作用;另一类是乙烯基专用型,即活性较低,仅能对含乙烯基的硅胶起硫化作用。

 

除两类过氧化物的上述一般区别外,每一种过氧化物有其自己的特点。硫化剂BP是模压制品最常用的硫化剂,硫化速度快,生产效率高、但不适宜于厚制品的生产。硫化剂DCBP因其产物不易挥发,硫化时不加压也会产生气泡,特别适宜压出制品的热空气连续硫化,但它的分解温度低,易引起焦烧,胶料存放时间短。硫化剂BP和DCBP均为结晶状粉末,易爆,为安全操作和宜于分散,通常采用它们分散于硅油或硅胶中的膏状体,一般含量为50%。硫化剂的沸点为110℃极易挥发。胶料在室温下存放时硫化剂就挥发,最好以分子筛为载体的形式使用。硫化剂DTBP不会与空气或炭黑起反应,可用于制造导电橡胶及模压操作困难的制品中。硫化剂DBPMH与DTBP类似,但常温下不挥发,它的分解产物挥发性很大,可以缩短二段硫化时间。硫化剂DCP在室温下不挥发,具有乙烯基专用型的特点,同时分解产物挥发性也较低,可以用于外压小的场合硫化。硫化剂TBPB用于制造海绵制品。

 

过氧化物的用量受多种因素的影响。例如,生胶品种、填料类型和用量、加工工艺等。一般来说,只要能达到所需的交联,硫化剂应尽量的少。但实际用量要比理论用量高得多,因为必须考虑到多种加工因素的影响,如混炼不均匀,胶料贮存中过氧化物损耗,硫化时空气及其它配合剂的阻化等。对于乙烯基硅胶模压制品用胶料来说,各种过氧化物常用范围重量份如下:硫化剂BP0.5~1;硫化剂DCBP1~2;硫化剂DTBP1~2;硫化剂DCP0.5~1;硫化剂DBPMH0.5~1;硫化剂TBPB0.5~1。随乙烯基含量增高,过氧化物用量应减少。胶浆、压出制品胶料及胶粘剂用胶料中过氧伦物用量应比模压用胶料中的高。某些场合下采用两种过氧化物并用,能减少硫化剂的用量,并可适当降低硫化温度,提高硫化效应。

 

(三)补强剂

 

未经补强的硅胶硫化胶强力很低,只有0.3MPa左右,没有实际的使用价值。采用适当的补强剂可使硅胶硫化胶的强度达到3.9~9.8MPa,这对提高硅胶的性能,延长制品的使用寿命是极其重要的。硅胶补强填充剂的选择要考虑到硅胶的高温使用及用过氧化物硫化,特别是有酸碱性的物质对硅胶的不利影响。

 

硅胶用补强填充剂按其补强效果的不同可分为补强性填充剂,和非补强性填充剂,前者的直径为10~50nm,比表面积为70~400m2/g,补强效果较好;后者为 300~10000nm,比表面积在30m2/g以下,补强效果较差。


硅胶配方设计的程序



使用条件分析>生产工艺分析>成本、价格研究>确定胶料性能>试验配方>配方鉴定试验>分析修正配方>车间试验>实用配方。

     综上所高述,可以看出配方设计过程并不仅局限于试验室的试验研究,而是包括如下几个研究阶段。

     1、研究、分析同类产品和近似产品生产中所使用的配方。

     2、制定基本配方,并在这个基础上制定连续改进配方。

     3、根据确定的计划,在试验室条件下制定出改进配方的胶料,长进行试验,选出其中最优的配方,作为下一步试制配方。

    4、在生产或中间生产的条件下进行中试,对所制备胶料进行工艺(混炼、压出、压延等)和物理性能试验。

    5、进行试生产,做出试制品,并按照标准和技术进行试验。

     

根据上述各个试验阶段所得到的试验数据,就可以帮助选择定最后的生产配方。如不能满足要求,则应继续进行试验研究,直到取得合呼要求的指标时为止。



耐热硅胶配方设计:


  耐高温硅胶


  耐高温(300~ 350℃) 的硅胶主要有苯基硅胶、苯醚撑硅胶、硅硼橡胶和硅氮橡胶。由于它们合成困难, 价格奇昂, 有些品种(例如硅硼橡胶) 原料还有剧毒, 因此难以大批量应用。


  一般的商品硅胶是甲基乙烯基硅胶, 需要添加耐热稳定剂(最有效的是三氧化二铁) , 一般最高使用温度为250℃。大家曾通过对多种热稳定剂进行试验, 采取复合和特殊处理的方法, 硅胶硫化胶在300℃下也只能短时间保持弹性和密封效果。商品耐油硅胶-氟硅胶则只能耐180℃。中科院化学研究所在耐热硅胶方面取得了很大的成功, 摘要先容如下。


  1 耐350℃高温硅胶。使用化学所自己合成的甲基苯基硅氮橡胶作为商品乙烯基硅胶的耐热添加剂来消除主链的降解, 耐热水平提高到350℃, 县有良好物性。


  硅氮橡胶对硅胶性能的影响硅氮橡胶添加量(质量份) 0 20硬度(邵尔A 型) , 度45 41断裂强度?M Pa 619 812扯断伸长率, % 260 320热空气老化(350℃×24 h) 后性能变化:


  硬度, 度+ 17 + 7


  断裂强度, % - 5316 - 2312


  扯断伸长率, % - 50 - 3112


  热失重, % 33 8


  2耐250℃的氟硅胶


  通过加入抗氧剂、抗主链降解剂(硅氮橡胶) 以及改进交联系统(用化学所合成的聚硅氮烷交联剂KH2CL 交联) 来提高氟硅胶的热稳定性。由表3 可见, 经250℃×24h 老化后含硅氮烷的HTV 2A 力学性能变化很小, 大大优于美国道康宁企业的氟硅胶




硅胶的配方设计应注意的问题




   硅胶,配合组分都比较简单,一般只需要5~6个组分即可组成实用配方,除生胶外,配合剂主要包括补强剂、硫化剂及某些特殊的助剂。


    不过,硅胶的配方设计时,应考虑到以下几点:


    (1)硅胶为饱和度高的生胶,通常不能用硫黄硫化,而采用热硫化。热硫化是以有机过氧化物作硫化剂的,因此胶料中不得含有能与过氧化物分解产物发生作用的活性物质(如槽法炭黑、某些有机促进剂和防老剂等),否则会影响硫化。


    (2)硅胶制品一般在高温下使用,其配合剂应在高温下保持稳定,为此,通常选用无机氧化物作补强剂。


    (3)硅胶在微量的酸或碱等极性化学试剂的作用下易引起硅氧烷键的裂解和重排,导致硅胶耐热性的降低。所以,在选用配合剂时必须考虑到它们的酸碱性,同时还应考虑到过氧化物分解产物的酸性,以免影响硫化胶的性能。


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