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            關于硅橡膠的基本知識
            2020-10-9 10:25:01

            我們都知道,硅橡膠產品是由混煉硅橡膠通過高溫硫化而成的。那么混煉硅橡膠又是怎么煉成的呢?硅膠原材料究竟有哪些基本知識是需要我們作為業務員必須去了解的呢?今天就讓我來帶大家走進硅橡膠的世界,相信會讓你受益匪淺哦!以下是我收集的一些相關資料,供大家參考!

            首先我來簡單的講一下混煉硅橡膠的形成:

            第一是把生膠和白炭黑,硅油按照混煉膠的要求來配制,混煉

            第二是煮熟,把上述步驟混煉好的在真空捏合機里煮熟

            第三是用開煉機把煮好后的膠磨平成一卷卷

            第四是在成卷的膠冷卻后(一般是3-4小時的時間),在濾膠機里把膠過濾干凈。

            很簡單吧?但是我們要具體了解原材料的相關成分以及特點,這就需要我們花點心思去請教大師或者搜集資料才能更加深刻的認識到這些東西了。

            那么,接下來就帶你深入了解它們吧!為了開門見山,我就直接分點陳述了!

            1. .什么是硅橡膠,硅橡膠是如何分類的?

            硅膠是一種高活性吸附材料,屬非晶態物質,里面含有聚硅氧烷,硅油,白炭黑(二氧化硅),偶聯劑及填料等等,主要成分是二氧化硅,其化學分子式為mSiO2·nH2O。不溶于水和任何溶劑,無毒無味,化學性質穩定,除強堿、氫氟酸外不與任何物質發生反應。各種型號的硅膠因其制造方法不同而形成不同的微孔結構。硅膠的化學組份和物理結構,決定了它具有許多其他同類材料難以取代得特點:吸附性能高、熱穩定性好、化學性質穩定、有較高的機械強度等

            硅橡膠的分類:

            硅橡膠按其硫化特性可分為熱硫化型硅橡膠和室溫硫化型硅橡膠兩類。按性能和用途的不同可分為通用型、超耐低溫型、超耐高溫型、高強力型、耐油型、醫用型等等。按所用單體的不同,則可分為甲基乙烯基硅橡膠,甲基苯基乙烯基硅橡膠、氟硅,腈硅橡膠等。

            (1)二甲基硅橡膠(簡稱甲基硅橡膠):

            制備高分子量的線型二甲基聚硅氧烷橡膠,必須要有高純度的原料,為保證原料的純度,工業上通常是先將經過精鎦提純,含量為99.5%以上的二甲基二氯硅烷在乙醇—水介質中,在酸催化下進行水解縮合,并分離出雙官能度的硅氧烷四聚體即八甲基環四硅氧烷,然后再使四環體在催化劑作用下,形成高分子線型二甲基聚硅氧烷。二甲基硅橡膠的形成反應可用下式表示:   

            二甲基硅橡膠生膠為無色透明的彈性體,通常用活性較高的有機過氧化物進行硫化。硫化膠可在—60~+250℃范圍內使用,二甲基硅橡膠的硫化活性低,高溫壓縮永久變形大,不宜于制厚制品,厚制品硫化比較困難,內層亦易起泡。由于含少量乙烯基的甲基乙烯基硅橡膠性能較之為優,故二甲基硅橡膠已逐漸被甲基乙烯基硅橡膠所取代,F今生產和應用的其它類型的硅橡膠,它們除含有二甲基硅氧烷結構單元外,還含有或多或少的其它雙官能硅氧烷的結構單元,但其制備方法與二甲基硅橡膠的制法沒有本質的區別,其制備方法一般為在有利于環體形成的條件下,使所需的某種雙官能度的硅單體進行水解縮合,然后按其所需比例加入八甲基環四硅氧烷,再在催化劑作用下共同反應而制得。

            (2)甲基乙烯基硅橡膠(簡稱乙烯基硅橡膠):

            其結構式可表示為:

            此種橡膠由于含有少量的乙烯基側鏈,故比甲基硅橡膠容易硫化,使之有更多種類的過氧化物可供硫化使用,并可大大減少過氧化物的用量。采用含少量乙烯基的硅橡膠與二甲基硅橡膠相較,可使抗壓縮永久變形性能獲得顯著的改進,低的壓縮變形反映了它作為密封件在高溫下具有較佳的支撐性,這乃是O型圈和墊圈等所必須具備的要求之一。甲基乙烯基硅橡膠工藝性能較好,操作方便,可制成厚制品且壓出、壓延半成品表面光滑,是目前較常用的一種硅橡膠。

            (3)甲基苯基乙烯基硅橡膠(簡稱苯基硅橡膠):

            此種橡膠是在乙烯基硅橡膠的分子鏈中,引入二苯基硅氧鏈節或甲基苯基硅氧鏈節而得。其分子結構可表示如下:

            根據硅橡膠中苯基含量(苯基:硅原子)的不同,可將其分為低苯基、中苯基及高苯基硅橡膠。當橡膠發生結晶或接近于玻璃化轉變點或者這兩種情況重迭,均會導致橡膠呈現僵硬狀態。引入適量的大體積的基團使聚合物鏈的規整性受到破壞,則可降低聚合物的結晶溫度,同時由于大體積基團的引入改變了聚合物分子間的作用力,故也可以改變玻璃化溫度。低苯基硅橡膠(C6H5/Si=6~11%)即由于上述原因具有優良的耐低溫性能,且與所用苯基單體類型無關。硫化膠的脆性溫度為-120℃,是現今低溫性能最好的橡膠。低苯基硅橡膠兼有乙烯基硅橡膠的優點,而且成本也不很高,因此有取代乙烯基硅橡膠的趨勢。在大大提高苯基含量時則會使分子鏈的剛性增大,從而導致耐寒性和彈性的降低,但耐燒蝕和耐輻射性能將有所提高,苯基含量達C6H5/Si=20~34%為中苯基硅橡膠具有耐燒蝕的特點,高苯基硅橡膠(C6H5/Si=35~50%)則具有優異的耐輻射性能。

            (4)氟硅、腈硅橡膠:

            氟硅橡膠是側鏈引入氟代烷基的一類硅橡膠。常用的氟硅橡膠為含有甲基、三氟丙基和乙烯基的氟硅橡膠。其結構可表示如下:

            氟硅膠具有良好的耐熱性而且具有優良的耐油、耐溶劑性能,如對脂肪烴、芳香烴、氯代烴、石油基的各種燃料油、潤滑油、液壓油以及某些合成油在常溫和高溫下的穩定性均較好,這些正是單純的硅橡膠所不及的。氟硅橡膠具有較好的低溫性能,對于單純的氟橡膠而言,這正是一種很大的改進。含三氟丙基的氟硅橡膠保持彈性的溫度范圍一般為-50℃~+200℃,耐高低溫性能較乙烯基硅橡膠為差,且在加熱到300℃以上時將會產生有毒氣體。在電絕緣性能方面較乙烯基硅橡膠差得多。在氟硅橡膠的膠料中加入適量的低粘度羥基氟硅油,膠料熱處理,再加入少量乙烯基硅橡膠,可使工藝性能顯著改善,有利于解決膠料粘輥和存放結構化嚴重等問題,能延長膠料的有效使用期。在上述氟硅橡膠中引入甲基苯基硅氧鏈節時,會有助于耐低溫性能的改善,且加工性能良好。

            腈硅橡膠是側鏈引入腈烷基(一般為β—腈乙基或γ—腈丙基)的一類硅橡膠。極性腈基的引入改善了硅橡膠的耐油、耐用溶劑性能,但其耐熱性、電絕緣性及加工性則有所降低。含甲基,腈烷基和乙烯基的硅橡膠其結構式可表示如下: 

            腈烷基的類型和含量對腈硅橡膠的性能有較大的影響,如含7.5%克分子γ—腈丙基的硅橡膠,其耐寒性能與低苯基硅橡膠相似,耐油性能 較低苯基硅橡膠為好,當γ—腈丙基含量增至33~50%克分子時,則耐寒性顯著降低,耐油性能提高,耐熱為200℃。如用β—腈乙基代替γ—腈丙基時則能使腈硅橡膠的耐熱性進一步提高。

            (5)苯撐和苯醚撐硅橡膠:

            苯撐硅橡膠是在聚硅氧烷主鏈上引入苯撐基的一類硅橡膠。其結構可表示為:

            由于苯撐基的引入,因而使硅橡膠的耐輻射性能大大提高,同時因芳環的存在使分子鏈的剛性增大,柔順性降低,玻璃化溫度提高,耐寒性能下降,而抗張強度則有所增高。苯撐硅橡膠具有優良的耐高溫、抗輻射性能,耐高溫可達250~300℃,且有良好的介電性能和防潮防霉耐水蒸氣等特性。在苯撐硅橡膠的生膠組成中,當苯撐含量為60%、苯基含量30%、甲基含量10%(乙烯基含量0.6%)時是適宜的,在這種情況下,硫化膠具有良好的綜合性能。

            苯撐硅橡膠的缺點是低溫性能不佳,脆性溫度為-25℃,影響了它在某些方面的應用,苯醚撐硅橡膠的低溫性能則遠較苯撐硅橡膠為好,脆性溫度為-64~70℃。

            苯醚撐硅橡膠是分子主鏈引入苯醚撐和苯撐基團的聚硅氧烷。其分子結構可表示為:

            苯醚撐硅橡膠具有良好的力學性能,一般抗張強度可達150~180公斤/厘米(即14.7~17.7Mpa遠高于乙烯基硅橡膠強度,同時具有優良的耐輻射性能并優于苯撐硅橡膠。它可耐長時間250℃熱空氣老化,老化后仍具有較高的強度。苯醚撐硅橡膠的低溫性能雖然比乙烯基硅橡膠差,但卻遠優于苯撐硅橡膠。其介電性能與乙烯基硅橡膠接近,但苯醚撐硅橡膠的耐油差,既不耐非極性的石油基油,也不耐極性的合成油(如4109雙酯類合成潤滑油、磷酸酯液壓油的性能?傊,苯醚撐硅橡膠與乙烯基硅橡膠相較具有較高的強度和抗輻射性能,相似的耐高溫性能和介電性能,較差的低溫性能、耐油性能和彈性。苯醚撐硅橡膠具有良好的加工工藝性能可用于制造特殊要求的模型制品和壓出制品。

            從生膠到混煉膠各個成型的條件是什么?

            在混煉的過程,由于硅生膠分子間內聚力低, 因此高補強和耐高溫的白炭黑填料 成為硅橡膠最重要的配合劑,在選用其他配合劑時,童謠需要考慮耐高溫的要求, 即在硅橡膠應用條件下,它們不得發生揮發,分解,炭化或變色等,為了保持硅生膠的耐熱性,減少硅鍵被酸,堿進攻而斷裂,混配時即要防止外來酸,堿帶入,還要及時的除去過氧化物硫化劑分解產生的酸性物質!

            在把混煉的生膠和其他的配料放到真空捏合機里煮熟,剛開始溫度不高, 在攪拌的過程中, 通過摩擦慢慢的溫度身高, 達到155-160度時, 再過半個小時就可以了,

            在把煮熟的膠放到開煉機里去磨平, 成卷, 這個只要注意不要弄臟, 滾動的次數只需要2-3圈就行

            在磨平后, 要冷卻, 時間大概在3-4個小時, 然后通過賽網, 把膠過濾一遍, 目的是把膠里面的一些固體材質過濾出來

            3. 什么是硅油?硅油有哪幾個種類?在硅膠原材料中起什么作用?

            硅油是一種不同聚合度鏈狀結構的聚有機硅氧烷。它是由二甲基二氯硅烷加水水解制得初縮聚環體,環體經裂解、精餾制得低環體,然后把環體、封頭劑、催化劑放在一起調聚就可得到各種不同聚合度的混合物,經減壓蒸餾除去低沸物就可制得硅油。 最常用的硅油,有機基團全部為甲基,稱甲基硅油。有機基團也可以采用其它有機基團代替部分甲基基團,以改進硅油的某種性能和適用各種不同的用途。常見的其它基團有氫、乙基、苯基、氯苯基、三氟丙基等。近年來,有機改性硅油得到迅速發展,出現了許多具有特種性能的有機改性硅油。 硅油一般是無色(或淡黃色),無味、無毒、不易揮發的液體。硅油不溶于水、甲醇、二醇和- 乙氧基乙醇,可與苯、二甲醚、甲基乙基酮、四氯化碳或煤油互溶,稍溶于丙酮、二惡烷、乙醇和了醇。它具有很小的蒸汽壓、較高的閃點和燃點、較低的凝固點。隨著鏈段數n的不同,分子量增大,粘度也增高,固此硅油可有各種不同的粘度,從0.65厘沲直到上百萬厘沲。如果要制得低粘度的硅油,可用酸性白土作為催化劑, 并在180℃溫度下進行調聚,或用硫酸作為催化劑,在低溫度下進行調聚,生產高粘度硅油或粘稠物可用堿性催化劑。 硅油按化學結構來分有甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氫硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羥基硅油、乙基含氫硅油、羥基含氫硅油、含氰硅油等;從用途來分,則有阻尼硅油、擴散泵硅油、液壓油、絕緣油、熱傳遞油、剎車油等。 硅油具有卓越的耐熱性、電絕緣性、耐候性、疏水性、生理惰性和較小的表面張力,此外還具有低的粘溫系數、較高的抗壓縮性)有的品種還具有耐輻射的性能。

            硅油在硅膠原材料中主要起著抗老化的作用。

            4.白炭黑的種類及特點

            主要有氣相法和沉淀法兩種

            氣相法:多半系由四氯化硅出發,與氯氣,氧氣(空氣)混合后,在高溫1000度以上,氫氣先與氧氣燃燒生成水,后都再與四氯化硅作用,水解生成,微粉,經聚結,捕集及除酸后,得到白炭黑產品。

            氣相法優點:純高度,sioh少,補強率高,可熱空氣硫化,硫化膠透明度高,電氣性能好,密封性,耐墊性及動態抗疲勞性能優良

            氣相法用途:汔車零部件,電線,電纜,醫療食品,高強度,高透明硅橡膠制品,耐墊密封墊

            沉淀法:多由水玻璃出發,在攪拌下加入鹽酸或硫酸中和反應,得到SIO2沉淀,經過濾,干燥,研磨成高細度的白炭黑

            也還可由堿土金屬硅酸出發,通過酸分解反應而得。

            沉淀法優點:硫化膠回彈性,壓縮永久變形性,抗溶脹性及加工性能好,價格便宜,膠料不易結構化,并且只能用在橡膠,塑料制品填充,補強。

            沉淀法用途:一般成型制品,膠輥,耐油密封墊材料

            5.混煉硅橡膠的成型主要有哪些?

            主要有:模壓成型,傳遞模壓成型,注射成型,擠出成型法

            6.脫模劑有幾種?具有什么功能?

            有純硅油型脫模劑,溶液型脫模劑,乳液型脫模劑,硅膏型脫模劑,噴霧型脫模劑,可固化型脫模劑

            脫模劑主要功能?

            主要功能是防止或者減少成型制品出模時的機械損傷。

            7.硅膠與橡膠的區別

            我們通常誤以為硅膠是橡膠的一種,其實這是錯誤的。

            硅膠的原材料的主要成分都是從硅石中提煉出來的(比如硅油,白碳黑),而橡膠的原材料是從樹脂中提煉出來的,硅膠的成本比橡膠要更貴,更加環保。

            8.硅橡膠產品的前景

            在環保和健康話題越來越被關注的今天,加上硅橡膠產品的廣泛應用性,相信在不久的將來,

            一定會開發出越來越多的硅膠產品,挑戰不同的領域,來迎合市場的需求,也越來越會受國人和世人的親睞!



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