硅橡胶的加工工艺
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,不能混有其他橡胶、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。
一、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)一补强填充剂→结构控制剂→耐热助剂→着色剂→薄通5次→下料,烘箱热处理→一返炼一硫化剂→薄通→停放过夜→返炼一→出片。。混炼时间为20-40min，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160mm开炼机混炼也能正常进行。排胶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,则胶料发黏而粘辊。返炼温度一般控制在室温。
二、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。 挤出机一般是用d30mm或φ6mm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黏结。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,硅橡胶的挤出速率低于其他橡胶,当要求与其他橡胶达到相同挤出速率时,应采用较高的螺杆转速。
三、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。压延速率一般为60~300cm/min,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。
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(BPO)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。
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,还要进行表面胶黏剂处理,然后才可涂胶。胶黏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。
织物经胶黏剂表面处理后,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黏度或调节织物通过涂胶槽的速度来控制。
织物经胶黏剂表面处理后,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黏度或调节织物通过涂胶槽的速度来控制。
五、黏合
硅橡胶能与很多材料,包括金属、塑料、陶瓷、纤维、硅橡胶本身以及其他一些橡胶黏合,采用能与硅橡胶本身同时硫化的胶黏剂可使硅橡胶与被涂层之间获得最好黏合。硅橡胶硫化胶之间的黏合一般采用胶黏剂。常用胶黏剂配方举例如下: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DCBP3。
六、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)。
七、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。
