硅橡胶配方以及硫化工艺.docx
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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BP
4～6①
0.5～2②
110～135
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DCBP
4～6①
0.5～2②
100～120
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TBPB
0.5～1.5
135～155
通用型、海绵、高温硫化用
过氧化二叔丁基
硫化剂DTBP
0.5～1.0
160～180
乙烯基专用、模压、厚制品、炭黑胶料
过氧化二异丙苯
硫化剂DCP
0.5～1.0
150～160
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）
0.5～1.0
160～170
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100生胶计）
硫化胶性能
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
30～60
40～70
40～80
40～60
3.9～8.8 （40～90）
2.9～5.9 （30～60）
6.9～13.7 （70～140）
3.9～8.8 （40～60）
200～600
200～400
400～800
200～350
弱补强填充剂
硅藻土
钛白粉
石英粉
碳酸钙
氧化锌
氧化铁
50～200
50～300
50～150
2.9～3.9 （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）
75～200
300～400
—
100～300
100～300
100～300
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
羟基氟硅油
三氧化二铁
有机过氧化物
100
—
40～60
—
—
—
—
—
—
3～5
0.5～1
100
—
—
45—60
—
—
3～6
—
—
3～5
0.5～1
100
—
—
—
40～50
—
—
8～10
—
—
0.5～1
100
—
—
—
—
45～60
—
—
—
3～5
0.5～1
3
100
—
40～45
—
—
—
—
2～3
3～5
0.5～1
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，℃
3.9～5.9
150～250
45～65
—
-65
5.9～7.8
203～350
45～65
—
-65
7.8～9.8
400～600
40～55
30～50
-65
6.9～8.8
300～500
45～60
—
-65
5.9～7.8
150～250
40～60
—
-60
200℃×27h老化后
拉伸强度，MPa
扯断伸长率，%
硬度（邵尔）
—
—
—
—
—
—
5.9～7.8
300～500
45～60
—
—
—
3.9～5.9
100～200
45～65
250℃×72h老化后
拉伸强度，MPa
扯断伸长率，%
硬度（邵尔）
2.9～4.9
150～250
45～65
3.9～5.9
150～300
45～65
—
—
—
4.9～6.9
200～400
50～60
—
—
—
压缩永久变形（压缩率30%）
150℃×24h，%
200℃×24h，%
—
10～20
—
20～30
30～50
—
—
40～60
20～30
—
电性能
击穿电压，MV/m
体积电阻Ω·cm
18～20
1014～1015
20～25
1015～1016
20～25
1015～1016
20～25
1015～1016
12～15
1012～1015
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。
为减少强度损失，一般采用低温处理。
尼龙的热变形较大，影响橡胶和织物的结合，为此在涂胶前需进行热定型，即将织物在一定牵伸下，进行短时间的热处理。
处理温度为170～175℃。
聚酯和尼龙一样，也需进行热定型处理，处理温度为215～220℃。
不同点是聚酯还要进行表面化学处理，即用25％的氢氧化钠水溶液在常温下浸渍6小时，使其表面便于和胶料粘合。
3．涂胶
织物经预处理后，还要进行表面胶粘剂处理，然后才可涂胶。
胶粘剂是一种由烷氧基硅烷、硼酸酯、硫化剂和溶剂（乙酸乙酯或乙醇）组成的溶液。
不同织物常用胶粘剂组成列于表9-21。
表9-21 织物常用胶粘剂举例
织 物 名 称
胶 粘 剂 组 成
玻璃布
尼龙聚酯等
乙烯基三乙氧硅烷3，酒精50，水50
①乙烯基三乙氧基硅烷5，丙烯基三乙氧基硅烷15，硼酸丁酯2，硫化剂DCP4，乙酸乙酯100
②乙烯基三乙氧基硅烷20，硼酸丁酯1～2，硫化剂DCP3（或硫化剂BP5），乙酸乙酯10
平板加压硫化常见质量问题及解决办法
质 量 问 题
产 生 原 因
解 决 办 法
制品表面裂口脱皮（发生在模具接缝处）
硫化时胶料发生强烈的热膨胀、收缩和压缩等综合作用造成
降低硫化温度；准确称量胶料，降低硫化压力；硫化后冷却至40～50℃时才脱模
有深褐色斑点
胶料中夹有空气泡
适当控制返炼程度，避免过度返炼；准确称量胶料，并制成一定形状填充模腔，以便有效地排除空气；加压时要完全压紧模具，并解压几次，以排除空气；模具上设置排气孔
制品表面有流动痕迹
胶料流动受阻
胶料充分返炼，并迅速装料、加压，以避免早期硫化
制品表面有白色开花斑点（硫化剂BP硫化）
硫化不足
适当提高硫化温度
二段硫化常见质量问题及解决办法
质量问题
产 生 原 因
解 决 办 法
开裂起泡
挥发分排出过快或定型硫化制品内部隐藏空气
1.调整逐步升温条件，减慢升温速度
2.检查返炼的胶料，去除空气泡
压缩变形大
1.硫化不足
2.胶料配方选用不当
1.解决方法有：
①再放入烘箱中延长硫化时间；②增加空气流通量；③减少制品放入数量；④核对烘箱温度
2.选用压缩变形小的胶料
硬度过高
烘箱加热硫化过度
1.核对烘箱各部位温度
2.核对和检查温度控制系统
硬功夫度过低
挥发气体未从烘箱中全部排除
1.检查烘箱通风情况
2.核对烘箱温度
3.减少制品放入数量
硬度、强力过低，发粘有黑斑
挥发气体局部集中使硅橡胶降解
1.减慢升温速度，及时排出挥发物
2.检查空气流通量
3.延长硫化时间，以充分排除挥发气体
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