硅橡胶加工工艺
发布时间：2015-01-27 09:02:49 人浏览
来源： 橡胶技术网
硅橡胶加工工艺
硅橡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，否则会影响硅橡胶的硫化及性能；②硅橡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
硅橡胶生胶比较柔软，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.
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，混炼时可用普通腻子刀操作，薄通时不能像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。
（3）胶料停放和返炼
硅橡胶胶料混炼结束后，停放时间应不少于24h,以使各种配合剂（特别是结构控制剂）能与生胶充分起作用。停放后胶料变硬，塑性值下降，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，表面呈皱纹状，包在前辊上。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），胶料很快包在后辊上。待胶料变软，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，则胶料发粘而粘辊。返炼温度一般控制在室温。
2.3.2 挤出
硅橡胶一般比较柔软，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。
硅橡胶挤出半成品柔软而易变形，因此必须立即进行硫化。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汽连续硫化。如在挤出后不能连续硫化，为防止变形，挤出后应立即用圆盘、圆鼓或输送带接取，用滑石粉隔离以免相互粘结。若发现胶料过软而不适于挤出时，可在胶料中再混入3~5份气相法白炭黑。
用于挤出的胶料配方，其硫化剂用量应比模压制品的适当增大，硅橡胶的挤出速度低于其它橡胶，当要求与其它橡胶达到相同挤出速度时，应采用较高的螺杆转速。
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60~7500px·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橡胶贴胶和擦胶时，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，以制造耐高温的电绝缘材料等。
（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
硅橡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℃。
（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。
织物经胶粘剂表面处理后，即可用涂胶机将胶浆均匀涂在织物上，然后经干燥、硫化即成。硫化一般分两段进行：一段温度为120~130℃，二段温度为230℃。涂层的厚度可以通过改变胶液的粘度或调节织物通过涂胶槽的速度来控制。
2.3.5 粘合
硅橡胶能与很多材料，包括金属、塑料、陶瓷、纤维、硅橡胶本身以及其它一些橡胶粘合，采用能与硅橡胶本身同时硫化的胶粘剂可使硅橡胶与被涂层之间获得最好粘合。
硅橡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：乙烯基硅橡胶 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
硅橡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。
硅橡胶制品硫化时，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橡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。
注压硫化模制品，可提高劳动生产率，降低劳动强度，同时还可以减小过氧化物的用量，提高制品的抗撕裂性能，改善压缩永久变形性能，但制品收缩率较大。
②挤出制品的硫化。可采用蒸汽加压硫化、热空气连续硫化、液体硫化槽连续硫化、鼓式硫化和辐射硫化等方法。前3种方法较常用。
（2）二段硫化
硅橡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
在硅橡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，可制得硅橡胶海绵。但必须注意以下几个问题。
（1）应选用其分解产物不影响硅橡胶耐热性的发泡剂。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。
（4）可采用2号气相法白炭黑或2号气相法白炭黑与沉淀法白炭黑并用作补强剂。应严格控制胶料的塑性值，塑性值过大，发孔时易造成过度膨胀，形成粗燥的开孔结构，甚至很多孔破裂；塑性值过小，则发孔不足，产品较硬。采用弱补强性填充剂的胶料比较容易控制塑性值，返炼的胶料最好当天使用。
（5）发泡剂应均匀分散于胶料中。一般发泡剂粒子易结团，难以分散，可先制成生胶/发泡剂母炼胶配比（1∶1），再进行混炼，以提高分散效果。
（6）采用模压工艺的胶料，应注意去除胶料中的气泡，防止破坏海绵结构。
用于模压海绵制品的胶料，经混炼出片后，应根据模具规格进行裁料，并在表面涂隔离剂，以备入模硫化。一般用滑石粉作隔离剂，也可用白炭黑。
硅橡胶海绵模型制品的定型硫化有两种方法：一种是一步法，即胶料在模具中一次发孔成一定形状和尺寸的海绵，二段硫化不再发孔；另一种是两步法，即先使胶料在模具中进行短时间硫化，使其初步发孔并恰好形成一层表面，然后置于烘箱中再发孔成一定形状和尺寸。对海绵薄板来说，前一种的硫化时间通常为15~20min,后一种的硫化时间一般在5min之内。
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