硅橡胶配方以及硫化工艺

硅橡胶常用硫化剂硫化剂结构式简称用量，份硫化温度℃用途过氧化苯甲酰硫化剂BP4～6①0.5～2②110～135通用型、模压、蒸汽连续硫化、粘合2，4-二氯过氧化苯甲酰硫化剂DCBP4～6①0.5～2②100～120通用型、热空气硫化、蒸汽连续硫化、模压过苯甲酸叔丁酯硫化剂TBPB0.5～1.5135～155通用型、海绵、高温硫化用过氧化二叔丁基硫化剂DTBP0.5～1.0160～180乙烯基专用、模压、厚制品、炭黑胶料过氧化二异丙苯硫化剂DCP0.5～1.0150～160乙烯基专用、模压、厚制品、炭黑胶料、蒸汽硫化、粘合2，5-二甲基地，5-二叔丁基过氧化已烷硫化剂DBPMH（双2，5）0.5～1.0160～170乙烯基专用、模压、厚制品、炭黑胶料①甲基硅橡胶硫化剂BP膏状物用量（膏状物内含硫化剂BP为50%）。②乙烯基硅橡胶硫化剂BP膏状物用量（膏状物内含硫化剂BP为50%）。硅橡胶常用补强剂的用量和性能类别名称用量，份（重量，以硫化胶性能100生胶计）拉伸强度，MPa(kgf/cm2）扯断伸长率，%补强填充剂气相白炭黑沉淀白炭黑处理白炭黑乙炔炭黑30～6040～7040～8040～603.9～8.8(40～90)2.9～5.9(30～60)6.9～13.7(70～140)3.9～8.8(40～60)200～600200～400400～800200～350弱补强填充剂硅藻土钛白粉石英粉碳酸钙氧化锌氧化铁50～20050～30050～1502.9～3.9(30～60)1.5～3.4(15～35)—2.9～3.9(30～40)1.5～3.4(15～35)1.5～3.4(15～35)75～200300～400—100～300100～300100～300硅橡胶的着色剂名称颜色名称颜色氧化铁（三氧化二铁）铬绿（三氧化二铬）钛白（二氧化钛）红绿白镉黄（二氧化镉）炭黑群青黄黑蓝乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶基本配方和物理机械性能配方及性能乙烯基硅橡胶氟硅橡胶通用型通用型高抗撕型通用型乙烯基硅橡胶（110-2）氟硅橡胶沉淀白炭黑2号气相白炭黑4号气相白炭黑八甲骨文基环四硅氧烷处理2号气相白炭黑二苯基硅二醇六甲基环三硅氮烷和八甲基环四硅氧烷混全物100—40～60—————100——45—60——3～6—100———40～50——8～10100————45～60——3100—40～45————羟基氟硅油三氧化二铁有机过氧化物—3～50.5～1—3～50.5～1——0.5～1—3～50.5～12～33～50.5～1老化前物理机械性能拉伸强度，MPa扯断伸长率，%硬度（邵尔）撕裂台度，kN/m脆性温度，℃3.9～5.9150～25045～65—-655.9～7.8203～35045～65—-657.8～9.8400～60040～5530～50-656.9～8.8300～50045～60—-655.9～7.8150～25040～60—-60200℃×27h老化后拉伸强度，MPa扯断伸长率，%————5.9～7.8300～500——3.9～5.9100～200硬度（邵尔）——45～60—45～65250℃×72h老化后拉伸强度，MPa扯断伸长率，%硬度（邵尔）2.9～4.9150～25045～653.9～5.9150～30045～65———4.9～6.9200～40050～60———压缩永久变形（压缩率30%）150℃×24h，%200℃×24h，%—10～20—20～3030～50——40～6020～30—电性能击穿电压，MV/m体积电阻Ω·cm18～201014～101520～251015～101620～251015～101620～251015～101612～151012～1015耐油性能2号航空煤油150℃×24h体积膨胀率，%————15～20开炼机混炼双辊开炼机辊筒速比为1.2～1.4:为宜，快辊在后，较高的速比导致较快的混炼，低速比则可使胶片光滑。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），然后逐步放大。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—→着色剂等—→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20～40分钟（开炼机规格为φ250mm×620mm）。如单用沉淀白炭黑或弱补强性填充剂（二氧化钛、氧化锌等）时，胶料中可不必加入结构控制剂。应缓慢加入填料，以防止填料和生胶所形成的球状体浮在堆积胶的顶上导致分散不均。如果要加入大量的填料，最好是分两次或三次加入，并在其间划刀，保证良好的分散。发现橡胶有颗粒化的趋势，可收紧辊距以改进混炼。落到接料盘上的胶粒应当用刷子清扫并收集起来，立即返回炼胶机的辊筒上，否则所炼胶料中含有胶疙瘩而导致产品外观不良。增量性填料应当在补强性填料加完之后加入，可采用较宽的辊距。装胶容量（混炼胶）：φ160mm×320mm炼胶机为1～2kg；φ250mm×620mm炼胶机为3～5kg。硅橡胶在加入炼胶机时包慢辊（前辊），混炼时则很快包快辊（后辊），炼胶时必须能两面操作。由于硅橡胶胶料比较软，混炼时可用普通赋子刀操作，薄通时不能象普通橡胶那样拉下薄片，而采用钢、尼龙或耐磨塑料刮刀刮下。为便于清理和防止润滑油漏入胶内，应采用活动挡板。气相白炭黑易飞扬，对人体有害，应采取相应的劳动保护措施。如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。如在胶料中混有杂质、硬块等，可将混炼胶再通过滤胶机过滤，过滤时，一般采用80～140目筛网。2．密炼机混炼采用此法可提高生产效率和改善劳动条件。试验表明，密闭式混炼胶料的性能与开放式混炼胶料的性能相似。用试验室2L密炼机的混炼时间为6～16分钟，混炼无特殊困难。采用φ160mm开炼机当装料系数为0.74时，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白炭黑时，排胶温度在50℃以下；当使用气相白炭黑时，排胶温度为70℃左右。3．胶料停放和返炼硅橡胶胶料混炼结束后，应经过一段时间的停放（一般以不少于24小时为宜），使各种配合剂（特别是结构控制剂）能与生胶充分起作用。经停放后，胶料变硬，可塑性降低，使用前必须进行返炼。返炼采用开炼机，开始时辊距较大（3～5mm），此时胶料较硬，表面是皱纹状，包在前辊（慢辊）上。随着返炼时间的延长，胶料逐渐变软；慢慢缩小辊距（0.25～0.5mm），很快胶料即包在后辊（快辊）上。“待胶料充分柔软，表面光滑平整后，即可下料出片。返炼不足，胶片表面有皱纹；返炼过度则胶料发粘而导致粘辊。返炼温度一般控制为室温。如胶科长期存放（一个月以上）而出现胶料发粘变软，表面产生皱纹等现象时，可再加入5～10份左右的气相白炭黑，以改进胶料工艺性能，并保证硫化胶质量。（二）压出一般硅橡胶比较柔软，故其压出效果较好，易于操作。用硅橡胶可以压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。压出机一般是用φ30mm或φ65mm的单螺纹螺杆，长径比为10～12：1效果较好。压出时尽量保持低温，以不超过40℃为宜，所以机筒和螺杆均须通冷却水。对质量要求较高的产品可靠近机头部分加装80～140目滤网，以除去胶料中的杂质，改善压出质量。硅橡胶从口型中出来时会膨胀，膨胀率取决于胶料的流动性能、坯料厚薄及胶料进入境口型时所受的压力。然而，增加或降低引出速度会改变未硫化压出制品的伸长率，从而使其尺寸稍加改变。根据经验，胶管比其口型尺寸膨胀约3％，而很软的胶料膨胀率比较大，硬度较高的胶料则比较小。当压出其它形状制品时，口型的型孔很少与压出制品的横断面相同，这是由于流动胶料在不同点上的不同摩擦力起作用所致。因此对某一口型，一定要经多次反复试验，这样才能得到所需形状的产品。包覆电线的压出，在压出机上需要使用T型机头。口型与压出机机筒成直角安装在T型机头上。这样芯线就可以通过空心口型导管（芯型）包覆上硅橡胶护套。增强胶管也可以用T型机头进行连续生产，先用一般方法压好内胶层，并经预硫化后，再在其外面编织增强钢丝或尼龙，然后使其通过T型机头在其外面包覆一层外胶层，最后送往硫化、在成型过程中，若向胶管内充填压缩空气．可防止内胶的塌瘪。硅橡胶压出半成品柔软而易变形，因此通常必须立即进行硫化。最常用的方法是热空气连续硫化；电线、电缆工业通常用高压蒸气连续硫化。如在压出后不能连续硫化，为防止变形。压出后应立即用圆盘、圆鼓或输送带接取，用滑石粉隔离以免相互粘结。如发现胶料过软而不适于庄出时，可将胶料再混入3～5份气相白炭黑。一般用于压出的胶料配方，其硫化剂用量应比模压制品适当增加。硅橡胶的压出速度低于其它橡胶，当要求同其它橡胶达到相同压出速度时，应采用较高的螺杆转速。（三）压延硅橡胶的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比当压延机开动时，上辊温度为50℃，中辊应保持为室温，下辊用冷却水冷却。压延速度不宜过快，一般为60～300cm/min。先以低速调整（30～60cm/min）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（150～300cm/min）进行连续操作。垫布（常采用聚酯薄膜）在中、下辍之间通过，在中、下辊间应保持少量积胶，以便使整布与胶料紧密贴合。压延后将胶片卷辊扎紧，并送进烘箱或硫化罐中硫化。卷取辊的芯轴应当是空心金属管子，胶卷厚度不能超过12cm,否则不能获得充分硫化。一般出片利用中、上辊即可，辊温为常温。有一种方法可在后延机上直接制成硫化的胶片或薄胶板。此时辊温为：上辊60～90℃，中辊50～80℃，下辊110～120℃。胶料经上、中辊除去气泡，获得所需规格并预热，然后由中辊转移至下辊进行一段硫化即可卷取。当三辊压延机用于硅橡胶贴胶和擦胶时，织物则代替了垫布（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复胶，如果必须两面复胶，在长期生产的情况下应采用四辊压延机。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要充分返炼，以期在压延过程中获得足够的返炼，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。（四）涂胶涂胶是指把硅橡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，以制造耐高温电绝缘材料等。1．胶浆制备供制胶浆用的硅橡胶胶料，其硫化剂多采用硫化剂BP（过氧化二苯甲酰），这是由于硫化剂BP在室温下不易挥发，且与织物有较好的粘合性的缘故。用量比一般模型制品稍多。补强填充剂若采用气相白炭黑，用量不宜超过40份，井应适当增加结构控制剂的用量。溶剂应采用挥发性的，如甲苯、二甲苯等。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，制成浓度为15～25％（固体含量）的胶浆。胶浆制成后应保存在40℃以下的环境中。2．织物预处理硅橡胶涂胶用的底层织物，一段使用玻璃布、尼龙和聚酯等。由于玻璃布耐热好，强度高，吸湿性低，故应用较多。玻璃纤维在拉丝过程中表面涂有石蜡润滑剂（占织物重量的0.2～0.5％），在硫化温度不易挥发，影响胶料与织物的结合，必须在涂胶前进行脱除。工业上常采用加热法脱除润滑剂。加热法又分低温处理和高温处理。前者是将玻璃布在200～300℃的温度下，连续热烘20～30分钟，或等速通过热至275～325℃的热辊筒，使润滑剂受热分解和挥发逸出；后者是将玻璃布在500℃的温度下烘2～4小时，或以2～6m/min的速度通过热至600℃的烘炉，脱除润滑剂。低温处理玻璃布强度损失较小（下降15～25％），但润滑剂难以除净（含量降至0.2～0.5％左右）；高温处理强度损失较大（下降30～70％），但润滑剂含量能脱除至0.2％以下。为减少强度