硅橡膠加工工藝
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硅橡膠加工工藝
硅橡膠可采用普通橡膠加工設(shè)備進(jìn)行加工，但應(yīng)注意：①加工過程保持清潔，不能混有其它橡膠、油污或雜質(zhì)，否則會(huì)影響硅橡膠的硫化及性能；②硅橡膠制品需在烘箱中進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間熱空氣二段硫化，以改善硫化膠的性能。
2.3.1 混煉
硅橡膠生膠比較柔軟，具有一定的可塑性，可不經(jīng)塑煉而直接采用開煉機(jī)或密煉機(jī)進(jìn)行混煉。混煉方法可有以下幾種：
（1）開煉機(jī)混煉
雙輥開煉機(jī)輥筒速比以（1.2~1.4）∶1為宜，快輥在后，較高的速比導(dǎo)致較快的混煉，低速比可使膠片光滑。輥筒必須通有冷卻水，混煉溫度宜在40℃以下，以防止焦燒或硫化劑的揮發(fā)損失。混煉時(shí)開始輥距較小（1~5mm），然后逐步增大。加料和操作順序：生膠（包輥）-補(bǔ)強(qiáng)填充劑-結(jié)構(gòu)控制劑-耐熱助劑-著色劑-薄通5次-下料，烘箱熱處理-返煉-硫化劑-薄通-停放過夜-返煉-出片。膠料也可不經(jīng)烘箱熱處理，在加入耐熱助劑后，加入硫化劑再薄通，停放過夜返煉，然后再停放數(shù)天返煉出片使用。混煉時(shí)間為20~40min.
硅橡膠在加入煉膠機(jī)時(shí)包慢輥（前輥），混煉時(shí)則很快包快輥（后輥），煉膠時(shí)必須能兩面操作。由于硅橡膠膠料比較軟，混煉時(shí)可用普通膩?zhàn)拥恫僮鳎⊥〞r(shí)不能像普通橡膠那樣拉下薄片，而采用鋼、尼龍或耐磨塑料刮刀刮下。
為便于清理和防止?jié)櫥吐┤肽z內(nèi)，應(yīng)采用活動(dòng)膠板。氣相法白炭黑易飛揚(yáng)，對(duì)人體有害，應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施。如果在混煉時(shí)直接使用粉狀過氧化物，必須采取防爆措施，最好使用膏狀過氧化物。
（2）密煉機(jī)混煉
用實(shí)驗(yàn)室2L密煉機(jī)混煉時(shí)，混煉時(shí)間為6~16min.混煉無特殊困難。當(dāng)裝料系數(shù)為0.74時(shí)，采用Φ160mm開煉機(jī)混煉也能正常進(jìn)行。排料溫度與補(bǔ)強(qiáng)填充劑的類型有關(guān)，當(dāng)采用弱補(bǔ)強(qiáng)性填充劑和沉淀法白炭黑時(shí)，排膠溫度在50℃以下；當(dāng)使用氣相法白炭黑時(shí)排膠溫度為70℃左右。
（3）膠料停放和返煉
硅橡膠膠料混煉結(jié)束后，停放時(shí)間應(yīng)不少于24h,以使各種配合劑（特別是結(jié)構(gòu)控制劑）能與生膠充分起作用。停放后膠料變硬，塑性值下降，使用前必須進(jìn)行返煉。返煉采用開煉機(jī)，開始時(shí)輥距較大（3~5mm），此時(shí)膠料較硬，表面呈皺紋狀，包在前輥上。隨著返煉時(shí)間的延長(zhǎng)，膠料逐漸變軟；慢慢縮小輥距（0.25~0.5mm），膠料很快包在后輥上。待膠料變軟，表面光滑平整后，即可下料出片。返煉不足，膠片表面有皺紋；返煉過度，則膠料發(fā)粘而粘輥。返煉溫度一般控制在室溫。
2.3.2 擠出
硅橡膠一般比較柔軟，擠出效果較好，易于操作，可擠出各種不同形狀和尺寸的制品，其加工設(shè)備和工具基本上與普通橡膠相似。
出機(jī)一般是用Φ30或Φ65mm的單螺紋螺桿，長(zhǎng)徑比為（10~12）∶1效果較好。擠出時(shí)盡量保持低溫，以不超過40℃為宜，故機(jī)筒和螺桿均須通冷卻水。對(duì)質(zhì)量要求較高的產(chǎn)品可在靠近機(jī)頭部分加裝80~140目濾網(wǎng)，以除去膠料中的雜質(zhì)，改善擠出質(zhì)量。
硅橡膠擠出半成品柔軟而易變形，因此必須立即進(jìn)行硫化。最常用的方法是熱空氣連續(xù)硫化；電線、電纜工業(yè)通常用高壓蒸汽連續(xù)硫化。如在擠出后不能連續(xù)硫化，為防止變形，擠出后應(yīng)立即用圓盤、圓鼓或輸送帶接取，用滑石粉隔離以免相互粘結(jié)。若發(fā)現(xiàn)膠料過軟而不適于擠出時(shí)，可在膠料中再混入3~5份氣相法白炭黑。
用于擠出的膠料配方，其硫化劑用量應(yīng)比模壓制品的適當(dāng)增大，硅橡膠的擠出速度低于其它橡膠，當(dāng)要求與其它橡膠達(dá)到相同擠出速度時(shí)，應(yīng)采用較高的螺桿轉(zhuǎn)速。
2.3.3 壓延
壓延機(jī)一般采用立式三輥壓延機(jī)。用于生產(chǎn)膠片時(shí)，中輥是固定的，中輥轉(zhuǎn)速比上輥快，速比為（1.1~1.4）∶1,下輥的轉(zhuǎn)速和中輥相同。當(dāng)壓延機(jī)開動(dòng)時(shí)，上輥溫度為50℃，中輥應(yīng)保持為室溫，下輥用冷卻水冷卻。壓延速度一般為60~7500px·min-1,不宜過快，先以低速調(diào)整輥距（中、下輥），以保證一定的壓延厚度，然后再提高至正常速度進(jìn)行連續(xù)操作。
當(dāng)三輥壓延機(jī)用于硅橡膠貼膠和擦膠時(shí)，織物替代了墊布（聚酯薄膜）在中輥和下輥之間通過。三輥壓延機(jī)只適用于單面覆膠，長(zhǎng)期生產(chǎn)時(shí)應(yīng)采用四輥壓延機(jī)。
用于壓延的膠料必須正確控制其返煉程度，最好在煉膠機(jī)上先不充分返煉，以期在壓延過程中獲得足夠返煉，這樣可以避免膠料在壓延過程中因返煉過度而粘輥。膠料配方對(duì)壓延也有一定的影響，采用補(bǔ)強(qiáng)性填充劑的膠料壓延工藝性能較好。
2.3.4 涂膠
涂膠是指把硅橡膠膠漿用浸漿或刮漿的方法均勻分布在織物上用以改進(jìn)薄膜制品的強(qiáng)力和屈撓性能，使織物耐潮，以制造耐高溫的電絕緣材料等。
（1）膠漿制備
供制膠漿用的硅橡膠膠料其硫化劑多采用過氧化二苯甲酰（BP），用量比一般模型制品稍大。補(bǔ)強(qiáng)填充劑若采用氣相法白炭黑，用量不宜超過40份，并適當(dāng)增大結(jié)構(gòu)控制劑的用量，采用甲苯或二甲苯等揮發(fā)性溶劑。
混煉膠經(jīng)充分返煉后下薄片，然后剪成小塊，置于溶劑中浸泡過夜，采用攪拌機(jī)或混合器進(jìn)行攪拌，制成固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15~0.25的膠漿。膠漿應(yīng)保存在40℃以下的環(huán)境中。
（2）織物預(yù)處理
硅橡膠涂膠用的底層織物一般采用玻璃布、尼龍和聚酯等。其中玻璃布因具有耐熱性好、強(qiáng)度高和吸濕性低等特點(diǎn)應(yīng)用較多。玻璃纖維在拉絲過程中薄膜涂有石蠟潤(rùn)滑劑（占織物質(zhì)量的0.2%~0.5%），在硫化溫度下易揮發(fā)，影響膠料與織物的結(jié)合，必須在涂膠前進(jìn)行脫蠟。尼龍和聚酯的熱變形較大，影響橡膠和織物的結(jié)合，為此在涂膠前須進(jìn)行熱定型，即將織物在一定牽伸下，進(jìn)行短時(shí)間熱處理，尼龍的處理溫度為170~175℃，聚酯處理溫度為215~220℃。
（3）涂膠
織物經(jīng)預(yù)處理后，還要進(jìn)行表面膠粘劑處理，然后才可涂膠。膠粘劑是一種由烷氧基硅烷、硼酸酯、硫化劑和溶劑（乙酸乙酯或乙醇）組成的溶液。
織物經(jīng)膠粘劑表面處理后，即可用涂膠機(jī)將膠漿均勻涂在織物上，然后經(jīng)干燥、硫化即成。硫化一般分兩段進(jìn)行：一段溫度為120~130℃，二段溫度為230℃。涂層的厚度可以通過改變膠液的粘度或調(diào)節(jié)織物通過涂膠槽的速度來控制。
2.3.5 粘合
硅橡膠能與很多材料，包括金屬、塑料、陶瓷、纖維、硅橡膠本身以及其它一些橡膠粘合，采用能與硅橡膠本身同時(shí)硫化的膠粘劑可使硅橡膠與被涂層之間獲得最好粘合。
硅橡膠硫化膠之間的粘合一般采用膠粘劑。常用膠粘劑配方舉例如下：乙烯基硅橡膠 100;氣相法白炭黑 35;三氧化二鐵 5;硼酸正丁酯 3;膏狀硫化劑DCBP 3.
2.3.6 硫化
硅橡膠硫化工藝不是一次完成，而是分兩個(gè)階段進(jìn)行的，膠料在加壓下（如模壓硫化、硫化罐直接蒸汽硫化等）或常壓下（如熱空氣連續(xù)硫化）進(jìn)行加熱定型，稱為一段硫化（或定型硫化）；在烘箱中高溫硫化，以進(jìn)一步穩(wěn)定硫化膠各項(xiàng)物理性能，稱為二段硫化（或后硫化）。
（1）一段硫化
①模型制品硫化。可采用平板硫化、傳遞模壓硫化和注壓硫化。硫化條件如表6所示。
硅橡膠制品硫化時(shí)，一般不使用脫模劑，應(yīng)迅速裝料、合模、加壓，否則容易焦燒，特別是含有硫化劑BP和DCBP的膠料。傳遞模壓硫化是一種加工硅橡膠膠料應(yīng)用較廣泛的工藝，與每模單孔的平板硫化比較，其優(yōu)點(diǎn)是加工周期短，并能硫化復(fù)雜的特別是帶有插入物和銷釘?shù)南鹉z件。與注壓硫化比較，設(shè)備成本較低。
注壓硫化模制品，可提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)還可以減小過氧化物的用量，提高制品的抗撕裂性能，改善壓縮永久變形性能，但制品收縮率較大。
②擠出制品的硫化。可采用蒸汽加壓硫化、熱空氣連續(xù)硫化、液體硫化槽連續(xù)硫化、鼓式硫化和輻射硫化等方法。前3種方法較常用。
（2）二段硫化
硅橡膠制品經(jīng)過一段硫化后，有些低分子物質(zhì)存在于硫化膠中，影響制品性能。例如，采用通用型硫化劑（如硫化劑BP或DCBP）的膠料，經(jīng)過一段硫化后，其硫化劑分解的酸性物質(zhì)量，將增大海綿孔的孔度，降低密度；增大硫化劑的用量將縮小海綿孔的孔度，增大密度，產(chǎn)生較厚的孔壁。此外，硫化溫度對(duì)海綿的發(fā)孔情況也有很大影響。
2.3.7 發(fā)泡
在硅橡膠膠料中加入發(fā)泡劑，然后在受壓狀態(tài)下加熱硫化使橡膠發(fā)泡，可制得硅橡膠海綿。但必須注意以下幾個(gè)問題。
（1）應(yīng)選用其分解產(chǎn)物不影響硅橡膠耐熱性的發(fā)泡劑。一般采用有機(jī)發(fā)泡劑如發(fā)泡劑BN、尿素等，其分解產(chǎn)物在二段硫化中除去。
（2）適當(dāng)控制硫化劑和發(fā)泡劑的用量，以使發(fā)泡速度與硫化速度相匹配。增大發(fā)泡劑的用量，將增大海綿孔的孔度，降低密度；增大硫化劑的用量將縮小海綿孔的孔度，增大密度，產(chǎn)生較厚的孔壁。此外，硫化溫度對(duì)海綿的發(fā)孔情況也有很大影響。
（3）硫化劑適當(dāng)并用可較好地控制海綿孔度和密度。通常硫化劑DBPMH與BP或TBPB與DCBP并用效果較好。
（4）可采用2號(hào)氣相法白炭黑或2號(hào)氣相法白炭黑與沉淀法白炭黑并用作補(bǔ)強(qiáng)劑。應(yīng)嚴(yán)格控制膠料的塑性值，塑性值過大，發(fā)孔時(shí)易造成過度膨脹，形成粗燥的開孔結(jié)構(gòu)，甚至很多孔破裂；塑性值過小，則發(fā)孔不足，產(chǎn)品較硬。采用弱補(bǔ)強(qiáng)性填充劑的膠料比較容易控制塑性值，返煉的膠料最好當(dāng)天使用。
（5）發(fā)泡劑應(yīng)均勻分散于膠料中。一般發(fā)泡劑粒子易結(jié)團(tuán)，難以分散，可先制成生膠/發(fā)泡劑母煉膠配比（1∶1），再進(jìn)行混煉，以提高分散效果。
（6）采用模壓工藝的膠料，應(yīng)注意去除膠料中的氣泡，防止破壞海綿結(jié)構(gòu)。
用于模壓海綿制品的膠料，經(jīng)混煉出片后，應(yīng)根據(jù)模具規(guī)格進(jìn)行裁料，并在表面涂隔離劑，以備入模硫化。一般用滑石粉作隔離劑，也可用白炭黑。
硅橡膠海綿模型制品的定型硫化有兩種方法：一種是一步法，即膠料在模具中一次發(fā)孔成一定形狀和尺寸的海綿，二段硫化不再發(fā)孔；另一種是兩步法，即先使膠料在模具中進(jìn)行短時(shí)間硫化，使其初步發(fā)孔并恰好形成一層表面，然后置于烘箱中再發(fā)孔成一定形狀和尺寸。對(duì)海綿薄板來說，前一種的硫化時(shí)間通常為15~20min,后一種的硫化時(shí)間一般在5min之內(nèi)。
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