伟顺硅胶制品厂

伟顺硅胶制品厂定制硅胶礼品、硅胶生活日用品、硅胶配件等硅胶产品

硅胶种类、配方、生产工艺及用途(全,收藏版)




硅胶(SiliconeRubber)是一种兼具无机和有机性质的高分子弹性材料,其分子主链由硅原子和氧原子交替组成(—Si—O—Si—),侧链是与硅原子相连接的碳氢或取代碳氢有机基团,这种基团可以是甲基、不饱和乙烯基(摩尔分数一般不超过01005)或其它有机基团,这种低不饱和度的分子结构使硅胶具有优良的耐热老化性和耐候老化性,耐紫外线和臭氧侵蚀。分子链的柔韧性大,分子链之间的相互作用力弱,这些结构特征使硫化胶柔软而富有弹性,但物理性能较差。


  硅胶发展于20世纪40年代,国外最早研究的品种是二甲基硅胶。1944年前后由美国DowCorning企业和GeneralElectric企业各自投入生产。我国在60年代初期研究成功并投入工业化生产。现在生产硅胶的国家除我国外,还有美国、英国、日本、前苏联和德国等,品种牌号有1000多种。


1 硅胶的分类和特性


1.1 分类

  硅胶按其硫化机理不同可分为热硫化型、室温硫化型和加成反应型三大类。


1.2 特性


  (1)耐高、低温性
  在所有橡胶中,硅胶的工作温度范围最广阔(-100~350℃)。例如,经过适当配合的乙烯基硅胶或低苯基硅胶,经250℃数千小时或300℃数百小时热空气老化后仍能保持弹性;低苯基硅胶硫化胶经350℃数十小时热空气老化后仍能保持弹性,它的玻璃化温度为-140℃,其硫化胶在-70~100℃的温度下仍具有弹性。硅胶用于火箭喷管内壁防热涂层时,能耐瞬时数千度的高温。硅胶在高温下连续使用寿命见表1。

 

  (2)耐臭氧老化、耐氧老化、耐光老化和耐候老化性能
  硅胶硫化胶在自由状态下置于室外曝晒数年后,性能无显著变化。硅胶与其它橡胶的耐臭氧老化性能比较见表2。

 

  (3)电绝缘性能
  硅胶硫化胶的电绝缘性能在受潮、频率变化或温度升高时变化较小,燃烧后生成的二氧化硅仍为绝缘体。此外,硅胶分子结构中碳原子少,而且不用炭黑作填料,因此在电弧放电时不易发生焦烧,在高压场合使用十分可靠。它的耐电晕性和耐电弧性极好,耐电晕寿命是聚四氟乙烯的1000倍,耐电弧寿命是氟橡胶的20倍。


  (4)特殊的表面性能和生理惰性
  硅胶的表面能比大多数有机材料小,具有低吸湿性,长期浸于水中吸水率仅为1%左右,物理性能不下降,防霉性能良好,与许多材料不发生粘合,可起隔离作用。硅胶无味、无毒,对人体无不良影响,与机体组织反应轻微,具有优良生理惰性和生理老化性。


  (5)高透气性
  硅胶和其它高分子材料相比,具有良好的透气性,室温下对氮气、氧气和空气的透过量比NR高30~40倍;对气体渗透具有选择性,如对二氧化碳透过性为氧气的5倍左右。


  (6)生物医学性能
  硅胶分子结构的特性使它具有优良的生物医学性能,大量动物和人体试验的成功应用证明了这一点。


2热硫化型硅胶


  热硫化型硅胶是指相对分子质量高(40万~60万)的硅胶。采用有机过氧化物作硫化剂,经过加热使有机过氧化物分解产生游离基,并与橡胶的有机侧基形成交联,从而获得硫化胶。


2.1 品种及特性


  热硫化型硅胶是应用最早的一类橡胶,发展至今已有许多品种,按化学组成不同分为以下7种:


  (1)二甲基硅胶
  二甲基硅胶(polydimethylsiloxanerubber)简称甲基硅胶,是硅胶中最老的品种。
  在-60~250℃温度范围内能保持良好弹性。由于存在硫化活性低、工艺性能差、厚壁制品在二段硫化时易发泡、高温压缩变形大等缺点,目前除少量用于织物涂覆外,已被甲基乙烯基硅胶替代。


  (2)甲基乙烯基硅胶
  甲基乙烯基硅胶(methylvinylpolysiloxanerubber)简称乙烯基硅胶,是由二甲基硅氧烷与少量乙烯基硅氧烷共聚而成,乙烯基摩尔分数一般为0.001~0.003。少量不饱和乙烯基的引入使其硫化工艺及成品性能,特别是耐热老化性和高温抗压缩变形有很大改善。在硅胶生产中,甲基乙烯基硅胶产量最大、应用最广、品种牌号最多,除大量应用的通用型胶料外,各种专用型硅胶和具有加工特性的硅胶(如高强度硅胶、低压缩永久变形硅胶、导电硅胶、导热硅胶以及不用二段硫化硅胶、颗粒硅胶等)也都以其为基础进行加工配合。


  (3)甲基乙烯基苯基硅胶
  甲基乙烯基苯基硅胶(methylvinylphenylpolysiloxanerubber)简称苯基硅胶,是在乙烯基硅胶的分子链中引入二苯基硅氧烷链节(或甲基苯基硅氧烷链节)而制成的。当苯基摩尔分数为0.05~0.10时,统称为低苯基硅胶,此时,橡胶的硬化温度降到最低值(-115℃),使其具有最佳的耐低温性能,在-100℃以下仍具有弹性。随着苯基摩尔分数的增大,分子链的刚性也增大,其结晶温度反而上升。


  苯基摩尔分数在0.15~0.25时统称为中苯基硅胶,具有耐燃特点。苯基摩尔分数在0130以上时,统称为高苯基硅胶,具有优良的耐辐射性能。苯基硅胶应用在要求耐低温、耐烧蚀、耐高能辐射、隔热等场合。中苯基和高苯基硅胶由于加工困难,物理性能较差,生产和应用受到一定限制。


  (4)甲基乙烯基三氟丙基硅胶
  甲基乙烯基三氟丙基硅胶(methylvinylrtrifluoropropylpolysiloxanerubber)简称氟硅胶(fluorosilicorubber),是在乙烯基硅胶的分子链中引入氟代烷基(一般为三氟丙基),具有优良的耐油、耐溶剂性能。例如,对于脂肪族、芳香族和氯化烃类溶剂,石油基的各种燃料油、润滑油、液压油以及某些合成油,其工作温度范围为-50~250℃,在常温和高温下稳定性较好。


  (5)亚苯基硅胶和亚苯醚基硅胶
  亚苯基硅胶和亚苯醚基硅胶(phenylenepolysiloxanerubberandphenylatylenesiliconerubber)是在分子链中含有亚苯基或苯醚基链节的新品种硅胶,是为适应核动力装置和导航技术的要求而发展起来的,其主要特性是拉伸强度较高,耐γ射线、耐高温(300℃以上),但耐寒性不如低苯基硅胶。


  (6)腈硅胶
  腈硅胶(nitrilsiliconerubber)主要是在分子链中引入含有甲基-β-腈乙基硅氧链节或甲基-γ-腈丙基硅氧链节的一种弹性体,其主要特点与氟硅胶相似,即耐油、耐溶剂并具有良好的耐低温性能。但由于在聚合条件下存在引起腈基水解的因素,因此生胶的重复性差,其应用发展受到一定限制。


  (7)硅硼橡胶
  硅硼橡胶(boronsiliconerubber)是在分子主链上含有十硼烷笼形结构的一类新型硅胶,具有高度的耐热老化性,可在400℃下长期工作,在420~480℃下可连续工作几小时,而在-54℃下仍能保持弹性。适于在高速飞机及宇宙飞船中作密封材料。美国在60年代末已有硅硼橡胶商品系列牌号,但70年代以后很少报道,其主要原因可能是胶料的工艺性能和硫化胶的弹性都很差,而且碳硼的合成十分复杂,毒性大,成本昂贵。


  热硫化型硅胶以生胶或硫化胶形式出售,一般配制成具有各种特性的胶料供用户选择,按特性不同可分成下列几类:


  (1)通用型(一般强度型)。由乙烯基硅胶与补强剂等组成,硫化胶物理性能属中等,是用量最大、通用性最强的一类胶料。
  (2)高强度型。采用乙烯基硅胶或低苯基硅胶,以比表面积较大的气相法白炭黑或经过改性处理的白炭黑作补强剂,并通过加入适宜的加工助剂和特殊添加剂等综合性配合改进措施,改进交联结构,提高撕裂强度。
  (3)耐高温型。采用乙烯基硅胶或低苯基硅胶,补强剂的种类和耐热添加剂经适当选择,可制得耐300~350℃高温的硅胶。
  (4)低温型。采用低苯基硅胶,脆性温度达-120℃,在-90℃下仍具有弹性。
  (5)低压缩永久变形型。主要采用乙烯基硅胶,以乙烯基专用的有机过氧化物作硫化剂,当压缩率为30%时,在150℃下压缩24~72h后的永久变形为7.0%~15%(普通硅胶为20%~30%)。
  (6)电线、电缆型。主要采用乙烯基硅胶,选用电绝缘性能良好的气相法白炭黑为补强剂,具有良好的挤出工艺性能。
  (7)耐油、耐溶剂型。主要采用氨硅胶,一般分为通用型和高强度型两大类。
  (8)阻燃型。采用乙烯基硅胶,添加含卤或铂化合物作阻燃剂组成的胶料,具有良好的抗燃性。
  (9)导电型。采用乙烯基硅胶,以乙炔炭黑或金属粉末作填料,选择高温硫化或加成型硫化方法,可得到体积电阻率为2.0~100Ω·cm的硅胶。
  (10)热收缩型。乙烯基硅胶中加入具有一定熔融温度或软化温度的热塑性材料,硅胶胶料的热收缩率可达35%~50%。
不用二段硫化型。采用乙烯基质量分数较高的乙烯基硅胶,通过控制生胶和配合剂的pH值,加入特殊添加剂制得。
  (11)海绵型。在乙烯基硅胶中加入亚硝基化合物、偶氮和重氮化合物等有机发泡剂,可制得发泡均匀的海绵。



  这种方法不但使品种简单明了,而且生产批量大,质量稳定,成本降低,也提高了竞争性。


2.2 配合

  热硫化型硅胶的配合剂主要包括补强剂、硫化剂和某些特殊的助剂,一般只需有5~6个组分即可组成实用配方。配方设计应考虑以下几点:


  (1)硅胶为饱和度高的生胶,通常不能用硫黄硫化,应采用有机过氧化物作硫化剂,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,通常选用无机氧化物作为补强剂。
  (3)硅胶在微量酸或碱等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。因此在选用配合剂时必须考虑其酸碱性及过氧化物分解产物的酸性,以免影响硫化胶的性能。


2.2.1 生胶的选择


  对于使用温度要求一般(-70~250℃)的硅胶制品,都可采用乙烯基硅胶;当对制品的使用温度要求较高(-90~300℃)时,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。


2.2.2 硫化剂和硫化机理


  (1)硫化剂
  用于热硫化硅胶的硫化剂主要包括有机过氧化物、脂肪族偶氮化合物、无机化合物和高能射线等,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自由基,从而使硅胶产生交联。硅胶常用硫化剂如表3所示。

 

 

  随着乙烯基质量分数的增大,过氧化物用量应减小。胶浆、挤出制品胶料及胶粘剂用胶料中过氧化物用量应比模压用胶料中的大。某些场合下采用两种过氧化物并用,可减小硫化剂用量,并可适当降低硫化温度,提高硫化效应。


  (2)硫化机理


  硅胶以过氧化物硫化时,过氧化物对硅胶的交联是在两个活化的甲基或乙烯基之间通过自由基反应进行的。二甲基硅胶的交联按下列反应式进行:

 

 

  乙烯基硅胶的交联按下列反应式进行:

 

 

  硅胶除常用上述过氧化物硫化外,还可用高能射线进行辐射硫化。辐射硫化也是按自由基机理进行的,当生胶中的乙烯基摩尔分数较高(0.01)或与其它橡胶并用时,也可以用硫黄硫化,但性能极差。


2.2.3 补强剂及相关的机理


  未经补强的硅胶硫化胶强力很低,只有0.3MPa左右,没有实际使用价值。加入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(特别是用有酸碱性的物质)对硅胶的不利影响。


  


  (1)补强填充剂
  硅胶的补强填充剂主要是指合成二氧化硅,又称白炭黑。白炭黑可分为气相法白炭黑和沉淀法白炭黑。气相法白炭黑为硅胶最常用的补强剂之一,由它补强的胶料其硫化胶的机械强度高、电性能好,并可与其它补强剂或弱补强剂并用,制备不同使用要求的胶料。


  与用气相法白炭黑补强的硅胶胶料相比,用沉淀法白炭黑补强的胶料机械强度稍低,介电性能(特别是受潮后的介电性能)较差,但耐热老化性能较好,混炼胶的成本低。对制品的机械强度要求不高时,可单独使用沉淀法白炭黑或与气相法白炭黑并用。


    用处理过的白炭黑作补强剂,胶料的机械强度较高,混炼和返炼工艺性能好,硫化胶的透明度也好,因此广泛用在医用制品中。此外,这种胶料的粘合性好,溶解性优良,可用于粘着和制作胶浆。


  

2.2.4 助剂

  (1)结构控制剂
  采用气相法白炭黑补强的硅胶胶料贮存过程中会变硬,塑性值下降,逐渐失去加工工艺性能,这种现象称作“结构化”效应。为防止和减弱这种“结构化”倾向而加入的配合剂称为“结构控制剂”。结构控制剂通常为含有羟基或硼原子的低分子有机硅化合物,常用的有二苯基硅二醇、甲基苯基二乙氧基硅烷、四甲基亚乙基二氧二甲基硅烷、低分子羟基硅油及硅氮烷等。


  (2)耐热添加剂
  加入某些金属氧化物或其盐以及某些元素的有机化合物,可大大改善硅胶的热空气老化性能,其中最常用的为三氧化二铁,一般用量为3~5份;其它如锰、锌、镍和铜等金属氧化物也有类似的效果。加入少量(少于1份)的喷雾炭黑也能起到提高耐热性的作用。通常在250~300℃的温度范围内进行热空气老化,才能显示出这些添加剂的作用。


  (3)着色剂
  硅胶常用着色剂如下:
  氧化铁(三氧化二铁) 红色
  镉黄(二氧化镉) 黄色
  铬绿(三氧化二铬) 绿色
  炭黑 黑色
  钛白(二氧化钛) 白色
  群青 蓝色


 

2.3 加工

  硅胶可采用普通橡胶加工设备进行加工,但应注意:①加工过程保持清洁,不能混有其它橡胶、油污或杂质,否则会影响硅胶的硫化及性能;②硅胶制品需在烘箱中进行较长时间热空气二段硫化,以改善硫化胶的性能。


2.3.1 混炼


  硅胶生胶比较柔软,具有一定的可塑性,可不经塑炼而直接采用开炼机或密炼机进行混炼。混炼方法可有以下几种:


  (1)开炼机混炼
  双辊开炼机辊筒速比以(1.2~1.4)∶1为宜,快辊在后,较高的速比导致较快的混炼,低速比可使胶片光滑。辊筒必须通有冷却水,混炼温度宜在40℃以下,以防止焦烧或硫化剂的挥发损失。混炼时开始辊距较小(1~5mm),然后逐步增大。加料和操作顺序:生胶(包辊)-补强填充剂-结构控制剂-耐热助剂-着色剂-薄通5次-下料,烘箱热处理-返炼-硫化剂-薄通-停放过夜-返炼-出片。胶料也可不经烘箱热处理,在加入耐热助剂后,加入硫化剂再薄通,停放过夜返炼,然后再停放数天返炼出片使用。混炼时间为20~40min。



  为便于清理和防止润滑油漏入胶内,应采用活动胶板。气相法白炭黑易飞扬,对人体有害,应采取相应的保护措施。如果在混炼时直接使用粉状过氧化物,必须采取防爆措施,最好使用膏状过氧化物。
  (2)密炼机混炼
  用实验室2L密炼机混炼时,混炼时间为6~16min。混炼无特殊困难。当装料系数为0.74时,采用Φ160mm开炼机混炼也能正常进行。排料温度与补强填充剂的类型有关,当采用弱补强性填充剂和沉淀法白炭黑时,排胶温度在50℃以下;当使用气相法白炭黑时排胶温度为70℃左右。


  

  硅胶一般比较柔软,挤出效果较好,易于操作,可挤出各种不同形状和尺寸的制品,其加工设备和工具基本上与普通橡胶相似。


  出机一般是用Φ30或Φ65mm的单螺纹螺杆,长径比为(10~12)∶1效果较好。挤出时尽量保持低温,以不超过40℃为宜,故机筒和螺杆均须通冷却水。对质量要求较高的产品可在靠近机头部分加装80~140目滤网,以除去胶料中的杂质,改善挤出质量。


 

2.3.3 压延


  压延机一般采用立式三辊压延机。用于生产胶片时,中辊是固定的,中辊转速比上辊快,速比为(1.1~1.4)∶1,下辊的转速和中辊相同。当压延机开动时,上辊温度为50℃,中辊应保持为室温,下辊用冷却水冷却。压延速度一般为60~300cm·min-1,不宜过快,先以低速调整辊距(中、下辊),以保证一定的压延厚度,然后再提高至正常速度进行连续操作。


  当三辊压延机用于硅胶贴胶和擦胶时,织物替代了垫布(聚酯薄膜)在中辊和下辊之间通过。三辊压延机只适用于单面覆胶,长期生产时应采用四辊压延机。


  用于压延的胶料必须正确控制其返炼程度,最好在炼胶机上先不充分返炼,以期在压延过程中获得足够返炼,这样可以避免胶料在压延过程中因返炼过度而粘辊。胶料配方对压延也有一定的影响,采用补强性填充剂的胶料压延工艺性能较好。


2.3.4 涂胶


  涂胶是指把硅胶胶浆用浸浆或刮浆的方法均匀分布在织物上用以改进薄膜制品的强力和屈挠性能,使织物耐潮,以制造耐高温的电绝缘材料等。


  (1)胶浆制备
  供制胶浆用的硅胶胶料其硫化剂多采用过氧化二苯甲酰(BP),用量比一般模型制品稍大。补强填充剂若采用气相法白炭黑,用量不宜超过40份,并适当增大结构控制剂的用量,采用甲苯或二甲苯等挥发性溶剂。


  混炼胶经充分返炼后下薄片,然后剪成小块,置于溶剂中浸泡过夜,采用搅拌机或混合器进行搅拌,制成固形物质量分数为0.15~0.25的胶浆。胶浆应保存在40℃以下的环境中。
  (2)织物预处理
  硅胶涂胶用的底层织物一般采用玻璃布、尼龙和聚酯等。其中玻璃布因具有耐热性好、强度高和吸湿性低等特点应用较多。玻璃纤维在拉丝过程中薄膜涂有石蜡润滑剂(占织物质量的0.2%~0.5%),在硫化温度下易挥发,影响胶料与织物的结合,必须在涂胶前进行脱蜡。尼龙和聚酯的热变形较大,影响橡胶和织物的结合,为此在涂胶前须进行热定型,即将织物在一定牵伸下,进行短时间热处理,尼龙的处理温度为170~175℃,聚酯处理温度为215~220℃。



2.3.5 粘合

  硅胶能与很多材料,包括金属、塑料、陶瓷、纤维、硅胶本身以及其它一些橡胶粘合,采用能与硅胶本身同时硫化的胶粘剂可使硅胶与被涂层之间获得最好粘合。
  硅胶硫化胶之间的粘合一般采用胶粘剂。常用胶粘剂配方举例如下:乙烯基硅胶 100;气相法白炭黑 35;三氧化二铁 5;硼酸正丁酯 3;膏状硫化剂DCBP 3。


2.3.6 硫化

  硅胶硫化工艺不是一次完成,而是分两个阶段进行的,胶料在加压下(如模压硫化、硫化罐直接蒸汽硫化等)或常压下(如热空气连续硫化)进行加热定型,称为一段硫化(或定型硫化);在烘箱中高温硫化,以进一步稳定硫化胶各项物理性能,称为二段硫化(或后硫化)。


  (1)一段硫化
  ①模型制品硫化。可采用平板硫化、传递模压硫化和注压硫化。硫化条件如表6所示。
  硅胶制品硫化时,一般不使用脱模剂,应迅速装料、合模、加压,否则容易焦烧,特别是含有硫化剂BP和DCBP的胶料。传递模压硫化是一种加工硅胶胶料应用较广泛的工艺,与每模单孔的平板硫化比较,其优点是加工周期短,并能硫化复杂的特别是带有插入物和销钉的橡胶件。与注压硫化比较,设备成本较低。
 

  (2)二段硫化
  硅胶制品经过一段硫化后,有些低分子物质存在于硫化胶中,影响制品性能。例如,采用通用型硫化剂(如硫化剂BP或DCBP)的胶料,经过一段硫化后,其硫化剂分解的酸性物质量,将增大海绵孔的孔度,降低密度;增大硫化剂的用量将缩小海绵孔的孔度,增大密度,产生较厚的孔壁。此外,硫化温度对海绵的发孔情况也有很大影响。


2.3.7 发泡


  在硅胶胶料中加入发泡剂,然后在受压状态下加热硫化使橡胶发泡,可制得硅胶海绵。但必须注意以下几个问题。
  (1)应选用其分解产物不影响硅胶耐热性的发泡剂。一般采用有机发泡剂如发泡剂BN、尿素等,其分解产物在二段硫化中除去。
  (2)适当控制硫化剂和发泡剂的用量,以使发泡速度与硫化速度相匹配。增大发泡剂的用量,将增大海绵孔的孔度,降低密度;增大硫化剂的用量将缩小海绵孔的孔度,增大密度,产生较厚的孔壁。此外,硫化温度对海绵的发孔情况也有很大影响。
  (3)硫化剂适当并用可较好地控制海绵孔度和密度。通常硫化剂DBPMH与BP或TBPB与DCBP并用效果较好。
  


3 室温硫化型硅胶

  室温硫化(亦称缩合硫化型)硅胶(roomtemperaturevulcanizedsiliconerubber),是指不需要加热在室温下就能硫化的硅胶。其分子结构特点是在分子主链的两端含有羟基或乙酰氧基等活性官能团,在一定条件下,这些官能团发生缩合反应,形成交联结构而成为弹性体。


3.1 品种和特性

  室温硫化硅胶相对分子质量较低,通常为粘稠状液体,按其硫化机理和使用工艺,可分为单组分室温硫化硅胶和双组分室温硫化硅胶。

3.1.1 单组分室温硫化硅胶

  单组分室温硫化硅胶是以羟基封端的低相对分子质量硅胶与补强剂混合,干燥去水,然后加入交联剂(含有能水解的多官能团硅氧烷),此时,混炼胶已成为含有多官能团端基的聚合物,封装于密闭容器内,挤出时与空气中水分相接触,使胶料中的官能团水解形成不稳定羟基,然后缩合交联成弹性体。
 

3.1.2 双组分室温硫化硅胶

  此类橡胶的硫化是由生胶的羟基在催化剂(有机锡盐,如二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡等)作用下与交联剂(烷氧基硅烷类,如正硅酸乙酯或其部分水解物)上的硅氧基缩合反应而成,可分为脱乙醇缩合硫化、脱氢缩合硫化、脱水缩合硫化和脱羟胺缩合硫化等,以脱醇型为最常见。双组分室温硫化硅胶通常是将生胶、填料与交联剂混为一个组分,生胶、填料与催化剂混成另一组分,使用时再将两个组分经过计量进行混合。双组分的硫化时间主要取决于催化剂用量,用量大,硫化快。此外,环境温度越高,硫化也越快;硫化时无内应力,不收缩,不膨胀,硫化时缩合反应在内部和表面同时进行,不存在厚制品深部硫化困难问题。它对其它材料无粘合性,与其它材料粘合时需采用表面处理剂作底涂。双组分室温硫化硅胶可作制模、灌封材料等使用。
 

3.2 配合

3.2.1 硫化剂

  单组分室温硫化硅胶主要依赖空气中的水分进行交联反应,胶料在使用前应密闭贮存;在双组分室温硫化硅胶中(除加成反应系统),含端羟基的硅胶常用的硫化剂为硅酸酯(如正硅酸乙酯)和钛酸酯类(如钛酸正丁酯)等;催化剂主要使用有机锡盐,如二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡等。调节硫化剂和催化剂的用量可改变硫化速度。硫化剂的用量一般为1~10份;催化剂的用量一般为0.5~5份。试验证明,催化剂二丁基二月桂酸锡对铜有腐蚀作用,采用氧化二丁基锡[(C4H9)2SnO]或氧化二辛基锡[(C8H17)2SnO]与正硅酸乙酯[Si(OC2H5)4]的回流产物作硫化体系,硫化胶与铜接触存放1年未发现腐蚀。

3.2.2 补强填充剂

  室温硫化硅胶也必须加白炭黑作为补强剂,否则强度比热硫化型的更低。其配合方法同热硫化型。

3.3 加工

3.3.1 单组分室温硫化硅胶

  单组分室温硫化硅胶必须贮存在与水和空气隔绝的密闭容器内,一般在几个月内能使用。使用时无需添加催化剂,只要将胶料从密闭容器内挤出接触空即可,因此使用非常方便;可用模压、挤出或其它方法进行短时间加工,然后暴露于空气中经一定时间即由膏状物硫化而成为弹性体。
  

3.3.2 双组分室温硫化硅胶

  双组分室温硫化硅胶宜贮存在阴凉干燥处,避免阳光直晒,贮存时间如超过4个月,应进行检验,性能不变方可继续使用。
  (1)催化剂的加入
  在液体或中等稠度的室温硫化硅胶胶料中加入催化剂,用手工搅拌使之分散,待混合均匀后,将胶料置于密闭容器中抽真空,在0.67~2.67kPa下维持3~5min,以排除气泡。当使用稠厚级橡胶时,可采用炼胶机、捏合机或调浆机将催化剂混入胶料。催化剂可用称量法或容量法量取。由于催化剂用量一般只有0.5~5份,因此应注意混合均匀。室温硫化型硅胶混入催化剂后即逐渐交联而固化,因此应根据需要量配制。如有剩余,可存放于低温处(如冰箱中),延长使用时间。
  (2)织物的涂覆
  室温硫化硅胶可按下列方法加入催化剂,用涂胶或压延的方法涂覆在各种织物上,不必用溶剂稀释制成胶浆。
 
  

4 加成硫化型硅胶

  加成硫化型硅胶是指官能度为2的含乙烯基端基的二甲基硅氧烷在铂化合物的催化作用下,与多官能度的含氢硅烷起加成反应,从而发生链增长和链交联的一种硅胶。生胶一般为液态,聚合度为1000以上,通常称液态硅胶(LSR)。

4.1 特点

  液态硅胶制品除保持了硅胶固有的许多典型的特性,如优越的电绝缘性、使用温度范围广和在恶劣环境下的长期耐候老化性等外,还有如下的特点:
  (1)清洁、稳定
  液态硅胶不含溶剂和水分,对环境无污染;胶料以两组分供应,均经过滤、排气处理;两组分混合料在正常室温下可存放24h以上,冷却放置甚至可达2d以上,不需要再行洁化。
  (2)工艺简便、快捷
  ①两组分胶料以1∶1混合,配料工艺简便;②对于模压制品,从配料到成品,原则上可以说是一步的,这就简化了工艺;③硫化速度快。例如,对于用多孔模制造的模压制品(每孔约用7g胶料),其硫化周期为20~30s,约为普通橡胶(硫化周期4~10min)的1/12~1/20;④除非要求制品具有特低的耐压缩永久变形性,一般不需要后硫化;⑤收缩率较低,一般在千分之几以下;⑥制品着色工艺简便;⑦一般情况下成品无需修边。

4.2 配合和加工

4.2.1 配合

  液态硅胶的配合非常简单,由生胶、填充剂、交联剂、催化剂、反应抑制剂以及必要的添加剂等组成,现简述如下。
  (1)生胶。采用官能度为2(或2以上)的含乙烯基端基的聚硅氧烷,聚合度为1000以上。结构式为:

 

  (2)填充剂。填充剂主要是采用气相法白炭黑,并以三甲基封端的聚硅氧烷作表面处理剂。经表面处理气相法白炭黑的加入,除用以补强外,还可以增大粘度,这种粘度的增强比较稳定,较少受时间的影响而变化。
  (3)交联剂。交联剂实际上是液态硅胶双组分中另一组分的主要成分,由氢端基官能度至少为2以上的聚硅氧烷组成,它与乙烯基基团发生加成反应,形成交联结构,而使胶料固化。其用量不能过大,否则其耐热性会降低。
  

4.2.2 加工

  (1)计量配合
  虽然在配合胶料中已经加入了适当的反应抑制剂,如果存放条件不妥当,仍有可能导致室温下部分橡胶产生硫化。因此,通常都是把胶料分成两个配合组分。一种含有催化剂,另一种含有交联剂,以1∶1配合。
  (2)硫化
  液态硅胶的硫化反应属于加成型,反应式如下:

  一部分在侧链的乙烯基则可能发生与乙烯基硅胶类似的交联反应。
  液态硅胶能在高温下以很快的速度进行硫化,而又不致焦烧。液态硅胶硫化的最大特点就是高温快速。据DowCorning企业的资料,一个7g制件的多孔模,在连续作业中,整个进模、硫化及出模的时间仅需20~30s,是一般橡胶的所谓快速硫化的1/10~1/20。
  

5 硅胶的再生

  硅胶具有很多优异的性能,但价格较高,因此废胶的再生利用,对节约原材料、降低生产成本具有经济意义。硅胶再生工艺过程包括精选、切块、裂解、精制和配料。即首先将废胶进行清洗,去除垃圾和杂质,然后进行挑选和分类,切成小块,送往裂解。裂解的方法很多,有机械轧炼裂解、直接蒸汽热裂解、干热裂解和化学裂解等。其中以前两种较为常用和简便,着重先容如下。
  (1)机械轧炼裂解
  机械轧炼裂解可在普通轧炼机上进行。即将切成小块的废胶放在炼胶机上轧炼,开始时辊距要大些,待胶料包辊后,减小辊距。当扎得较细碎时,即可薄通。待逐渐形成连续带状后,就可下片存放。该法的缺点是采用气相法白炭黑的废胶不易轧碎,轧炼时间长。为了缩短轧炼时间,提高轧炼再生效率和再生胶质量,可在轧炼过程中适当(10%左右)加入沉淀法白炭黑,使软硬不同的胶料轧碎混合,缩短再生时间。
  (2)直接蒸汽热裂解
  直接蒸汽热裂解是将废胶料小块放入压力约0.5MPa(温度150~160℃)的蒸汽硫化罐中处理3~4h。如果废橡胶硬度较高,可适当延长处理时间,但不宜过长,以免废橡胶过度降解,性能变差。经热处理的废橡胶再在炼胶机上充分轧碎,待包辊后再薄通出片。在轧碎时一般可加入少量酒精,使其增加机械摩擦,提高轧炼效率。若遇粘辊可加一些白炭黑或其它无机填料。该法制得的再生胶质量均匀,塑性大,缺点是加工处理时间长,存放后很难返炼。如果在胶料中加入结构控制剂,如二苯基硅二醇或羟基硅油,则较易返炼。

6 应用

  硅胶具有独特的综合性能,尤其是硅胶的生物相容性更是一种关键的特性,它已成功地用于其它橡胶用之无效的场合,解决了许多技术问题,满足了现代工业和日常生活的各种需要。与其它橡胶一样,硅胶可加工成各种型材、胶管、胶条、胶辊、胶布等制品;室温硫化型硅胶可就地大面积施工,使用方便。
  (1)汽车工业
  硅胶在汽车工业中的应用增长速度很快,硅胶(特别是具有各种特性的硅胶)可耐燃油、润滑油的侵蚀,提高汽车各部件的使用性能,降低维修费用。可用于汽车点火线、火花塞保护罩、加热及散热器用软管、消声器衬里、蓄电池接头以及用氟硅胶制的加油泵等。随着车辆电子电气化的发展,室温硫化硅胶广泛用于电子零件、电气装配件的灌封料、风挡玻璃、车体四周密封及反射镜等处的粘接密封剂。
  (2)电子、电气工业
  电子、电气工业是硅胶作为绝缘材料使用最早,需求量较大的一个领域。硅胶主要用于电视机阳极罩、高压保护罩、高压引出线、冰箱除霜器电线、功率或讯号传递用电线和电缆等。用硅胶制造的绝缘子将替代陶瓷制品广泛用于输电线路,特别是超高压线路。导电硅胶用于电子计算机、电话等仪器的电接点件及液晶显示触点件。阻燃和耐辐射硅胶制造的电线、电缆广泛用于原子能发电站。硅胶加热片、加热带用于控制多种精密仪表和输油管道的工作温度,在医疗上作理疗热敷器用的加热毯。室温硫化型硅胶可作为防水、防潮和防震用灌封材料。
  硅胶因具有耐热洗涤液性能,目前已广泛用于洗碗机和洗衣机的泵用密封上。硅胶非常适于用作咖啡锅、电气油炸锅和蒸汽熨斗等用具上的垫圈。立体声耳机耳部和头部的衬垫改用硅胶,能排除外界杂音,且柔软舒适。
  (3)宇航工业
  硅胶是宇航工业中不可缺少的高性能材料,它能承受太空的超冷和返回大气层的灼热,延长飞机零件寿命,降低检修保养费用,减少意外事故。主要用于飞机机体孔穴密封件、电接头、密封开关、防尘和防水罩、垫圈垫片、喷气式引擎和液压装置的“O”型密封环、氧气面罩、调控膜片、热空气导管和雷达无线减震器等。耐烧灼硅胶适用于作火箭燃油阀门、动力源电缆和火箭发射井盖涂层,以免受火箭喷射流的烧灼。室温硫化硅胶可作为机体气密性密封、窗框密封和防震、防潮灌封材料。

cache
Processed in 0.217987 Second.
XML 地图 | Sitemap 地图