1、高温硫化硅橡胶 应用介绍,姚恒玺 2014-1-6,内容简介,一、硅橡胶的应用 二、应用中常见问题 三、常用硅胶性能的检测,一、硅胶的应用,常用硅胶的应用分类方法有：按成型方式分类、按制品应用分类、按硫化类型分类等. 1、按成型方式可分为：模压硫化、挤出硫化、压延硫化。 2、按制品应用可分为：电力行业、办公用品、家居用品、汽车行业、建筑行业、航天航空、医疗食品接触等。 3、按硫化类型可分为：过氧化物硫化和加成型硫化。,1、模压成型,定义:模压成型又称压制成型，是将混炼胶置于阴模型腔内，合上阳模，借助压力和热量作用，使物料充满型腔，形成与型腔相同的制品。在经过加热使其固化后脱模，便制的模压制品。
2、,模压成型,5,主要设备 有压机和模具。压机的作用在于通过模具对胶料施加压力。压机的主要参数包括公称吨位、压板尺寸、工作行程和柱塞直径，这些指标决定着压机所能模压制品的面积、高度或厚度，以及能够达到的最大模压压力。模具按其结构的特征,可分为溢式、不溢式和半溢式三种,其中以半溢式用得最多,模压设备,模型制品平板硫化机为:QLB-350X350X2 其中Q表示类型为其他机械;L表示硫化;B表示版型;350X350X2表示宽度X长度X层数。,模具,对于橡胶制品,模具的结构形式和质量直接关系到制品的质量、生产效率、模具本身加工的难易和使用寿命。,7,模压制品,8,挤出成型,定义:挤出成型在橡胶加工中是
3、指用单螺杆挤出机制造各种连续制品的过程.如管材、密封条、电线电缆包覆等。 原理:硅胶自进料口进入料筒,在螺杆旋转作用下将物料不断压紧后通过模口塑造成固定形状的制品,然后经过烘道加热后硫化. 设备:硅橡胶挤出成型过程中一般分为挤出设备和硫化设备两个部分.挤出设备及单螺杆挤出机,通常单螺杆挤出机是由螺杆、机筒、机头、机架、冷却装置和传动装置。硫化设备有热空气烘道和盐浴等.,9,单螺杆挤出机,型号参数:从左向右:第一格类别代号,橡胶代号为X;第二格是挤出机代号为J;第三格是不同结构代号,如:P为排气式、F为发泡式、S为双螺杆等；第四格是表示辅机代号为F，如果是挤出机组代号为E；第五格参数为螺杆的直径
4、和长径比，如65X12是指螺杆直径为65mm，长径比是12:1。第六格是指产品设计序列，按字母A、B、C顺序排列。,挤出机,成套挤出设备,12,挤出制品,13,压延成型,定义： 硅胶压延成型时将混炼好的硅胶通过一些列相向旋转着水平滚筒间隙，使物料承受挤压和延展作用，成为一定厚度、宽度与表面光洁度的薄片状制品。 压延设备： 压延机是压延生产中的关键设备。压延机的滚筒数目有三辊、四辊、和五辊，滚筒的排列方式有三角型、直线型、逆L型、正Z型、斜Z型、L型等,14,压延设备、制品,15,2、应用,由于硅橡胶有多样的应用领域、硅橡胶自身也有多品种，因此在不同应用中选择合适的硅橡胶品种是销售过程中非常重要
5、的一部分。针对一个新的制品在选择材料之前我们首先要明确产品的性能目标,其次要确定客户现有的加工条件.针对这两项基本信息后选择合适的材料.,16,产品属性,物理属性 加工属性 功能属性 物流属性 一致性 经济属性 市场法规属性,17,质量模型,质量与满意度,18,基本质量特性(BC)：当其不充足（不满足顾客要求）时，顾客很不满意；当其充足（满足顾客要求）时，顾客认为是应该的，充其量也就是不抱怨。线性质量特性(LC)：当其不充足时，顾客不满意，充足时，顾客就满意，充足程度和满意程度呈正线性关系。魅力质量特性(AC)：当其不充足时，是无关紧要 ，顾客无所谓。当其充足时，顾客感到惊奇，并超出期望的满意
6、。,硫化类别,过氧化物硫化:过氧化物受热分解产生自由基,然后自由基抢夺橡胶链上的甲基或乙烯基上的氢原子,两个相邻近的自由基结合,形成C-C键.以达到硫化的目的. 加成型硫化:加成型硫化机理是基于有机硅生胶上的乙烯基和交联剂分子上的硅氢发生加成反应来完成的.,19,硫化剂,20,二、应用中常见的问题,1、开炼过程中常见问题； 2、模压过程中常见问题； 3、挤出过程中常见问题；,21,开练过程中的常见问题,a、混炼胶不能进入辊距或强制压入侧成碎片混炼胶不能入辊的原因是开炼机两辊之间产生的剪切力不足以破坏混炼胶的团聚力.因此从机械的角度分析原因有:转速慢、转速比小、辊径小等。从胶料的角度分析原因有：
7、胶料过多、胶料内聚力大（即粘度大、可速度大，胶料有结构化现象）,22,开练过程中的常见问题,b、胶料包辊性能差,甚至脱辊.胶料的包滚性能与胶料的格林强度、断裂拉升比、松弛时间以及辊温、剪切速率有关。对于胶料增加格林强度、增加断裂拉伸比、增加松弛时间会提升包辊性能，相反胶料会有脱辊现象。减小辊距、增大速比或提高转速等曾加剪切速率可提高胶料的拉伸比、延长松弛时间因而也能改善胶料的包辊性能。,23,开练过程中常见的问题,C、胶料粘辊、难离辊。胶料粘辊是与胶料在辊筒上的表面张力有关系.与表面张力有关系的因素有生胶本身、补强填料的粒径及用量、软化剂的用量、接触面的温度等.因此一般来讲气相胶比沉淀胶更容易
8、粘辊,小的辊距及产时间的包辊会使胶料粘辊。降低辊温、添加脱模剂可以改善粘辊的现象。,24,模压过程中常见的问题,a、缺料：表现为表面疏松、麻面、或有空洞 原因有: 加料量不足; 压力不足,胶料不能充满模腔; 胶料流动性差; 模具温度过高,胶料部分焦烧,流动性降低; 装料 合模速度慢,引起焦烧; 模具结构不合理,流到过长; 加压太快,胶料未充满模腔之前就被挤出模腔;,25,模压过程中常见的问题,b、合模线开裂：起模后对合处制品开裂。 原因有： 压力不足或压力波动,使硫化过程中胶料模腔内部压力大于硫化压力.而使模具稍稍涨开,引起制品开裂; 硫化压力过大,胶料被严重压缩,启模时体积迅速增大,合模线处
9、涨裂; 硫化温度高/时间短,制品外部硫化,由于胶料传热慢,内部还处于未硫化状态,如果这时启模,制品表面严重收缩(比之未硫化的胶料收缩率要大).造成合模线开裂抽边. 缓压太迟 如果在胶料表面已经硫化后在缓压,常使合模线开裂.,26,模压过程中常见的问题,c、鼓泡、气孔或呈海绵状 原因有： (1) 硫化不充分，挥发物没有排除干净; (2) 硫化压力不足,模腔内滞留气体不能排除; (3) 加压太快,合模迅速或无二次排气,气体来不及排除; (4) 胶料内空气和水分过多; (5) 硫化速度过快,胶料中的气体没有及时排除;,27,模压过程中常见的问题,d、脱模裂伤：在脱模过程中制品被撕裂。 原因有: 过硫
10、 制品弹性不够,出模时易造成机械拉伤; 脱模时模温过高,橡胶分子任在剧烈运动中,遇冷空气则局部先冷却,与后冷确的部分形成内压力,极易造成脱模裂伤. 粘模造成的机械拉伤; 模具结构不合理;,28,模压过程中的常见问题,e、喷霜 原因有： (1) 硫化剂较多析出表面； 脱模剂过多； f、扭曲变形 原因有： (1) 硫化不充分，材料塑性大。出模时因机械力使其扭曲变形; (2) 硫化不均匀; (3) 出模温度过高,胶料尚有较大可塑性,容易在机械力作用下变形;,29,挤出过程中常见问题,a、制品表面不光滑：机头温度低，致使表面出现麻面；胶料局部产生焦烧；胶料预热不均匀；挤出速度过快等。总之是由于硫化不均
11、造成的。 b、焦烧褶皱：硫化速度过快，温度过高。 c、气泡或海绵状：挤出速度过快，使胶料中的空气排不出；原材料中含水或挥发物过多；温度过高表面硫化过快。,30,挤出过程中常见的问题,d、条痕裂口：胶料含有杂质或自硫胶粒；口型表面粗糙。 e、制品规格不准确：牵引速度过快或过慢；口型安装不合理。,31,性能检测-门尼粘度,32,标准： GB/T 1232.1、ASTM D 1646、DIN 53523、ISO 289 测量转子旋转过程中，胶料产生的扭矩，以此评价胶料的加工性能,性能检测-威廉可塑度,塑性值：在规定的温度和时间下，一个初始高度接近10mm、体积2cm3的圆柱形试样承受49N的压力后，
12、用毫米表示的高度值乘以100。,33,性能检测-硫化性能,34,标准： GB/T 16584、ASTM D 2084、DIN 53529、ISO 6502 TS2表征胶料的焦烧时间，即工人的操作时间，故TS2应适当长些。 T90表示胶料硫化90%所需时间。T90越短，客户的生产效率越高。,性能检测-密度,35,测试标准：GB/T 533、ASTM D 792、DIN 53479、ISO 2781 目的：计算投料量，估计成本,性能检测-邵A硬度,36,硬度：材料局部抵抗硬物压入其表面的能力。 标准：GB/T 531.1、ASTM D 2240、DIN 53505、ISO 7619-1,性能检测-
13、拉伸,拉伸强度：在拉伸试验中，试样直至断裂为止所受的最大拉伸应力。单 位MPa。 断裂伸长率：试样拉断时，其伸长部分与原长度之比。以表示。 标准：GB/T 528、ASTM D 412、DIN 53504、ISO 37,37,性能检测-撕裂,撕裂强度：撕裂单位厚度样品所需最大力，单位KN/m。模拟产品存 在缺口或棱角下的抗破坏能力。 标准：GB/T 529、ASTM D 624、DIN 53507、ISO 34-1,38,性能检测-压缩永久变形,压缩永久变形：描述硅橡胶制品在压缩下，发生永久变形的能力。 测试标准：GB 7759、ASTM D 395 B、DIN 53517、ISO 815,3
14、9,性能检测-回弹,测试标准： GB/T 1681、ASTM D 1054、DIN 53512、ISO 4662,40,混炼胶的主要品种及性能,1、模压成型用； 2、挤出成型用； 3、高强度制品用； 4、耐疲劳制品用； 5、辊筒制品用； 6、导电制品用； 7、导热制品用； 8、耐高低温制品用；,41,混炼胶的主要品种及性能,9、耐油、耐溶剂制品用； 10、耐辐照制品用； 11、耐水蒸汽制品用； 12、阻燃制品用； 13、不徐二段硫化制品用； 14、自润滑制品用； 15、自粘性制品用； 16、热收缩制品用； 17、海绵制品用；,42,模压制品用混炼胶,这是一种成型与胶料同时在模具中进行的混炼胶，
15、有模压成型、传递模压成型及注射模压成型。常见的产品有汽车用密封、垫片、O型圈、火花塞及胎垫、电子电器用按键、高压锅密封圈、餐具等等。 这类胶料还可分成通用型，耐热型、低压变型及不需二段硫化型。,43,挤出成型用混炼胶,挤出成型时 采用挤出机及热空气硫化工艺制成胶管、胶条、及电线电缆等产品。 挤出用混炼胶要求保持一定的可塑度，当胶料可塑度过低时容易发粘、起泡、模口膨胀大，影响制品外观；当沉淀法硅胶含水量过大时，在热空气硫化过程中易产生发泡，因此挤出胶料要有合适的水分含量要求。,44,耐疲劳制品用混炼胶,通用混炼胶的物理机械性能及动态耐疲劳性能不如有机橡胶。而高速发展的电脑、电话、文字处理机、遥控
16、器等产品对长寿命、低形变提出越来越高的要求。 如信越混炼胶分类：KE5100系列为高耐疲劳系列；KE9011系列为中耐疲劳系列；KE901系列为通用型。 已知，补强填料的种类、用量、含水量及填料在生胶中的分散、添加剂的种类及用量、交联分布状态及填料与生胶之间的润滑性等，对胶料的抗疲劳性都有影响。,45,滚筒制品用混炼胶,复印机胶辊由固定辊及加压辊组成的热定型部件，是影响复印画面质量的关键，要求固定辊有良好的弹性、耐热性、传热性、不粘性、尺寸稳定性、耐磨性及抗静电性。加压辊则要求具有耐热性、传热性、胶层硬度稳定性、不粘性、耐油性、尺寸稳定性及抗蠕变性等。,46,导电制品用混炼胶,在通讯及弱电领域
17、中，常要求密闭用减震用的弹性体零部件兼具导电性能，使其具有屏蔽电磁干扰，消除静电及高功能化。 混炼胶中加入一定比列的炭黑、石墨粉、银、铜等导电填料即可获得导电性。导电硅橡胶可分为4个等级（1）弱导电品级（10的7次方10次方 欧姆）；（2）低导电品级（10的4次方6次方欧姆）；（3）中导电品级（10的2次方2次方 欧姆）；（4）高导电品级（50欧姆） 产品：如信越的XE系列,47,导热制品用混炼胶,硅橡胶的导热系数在100下可达到0.20.3W/（m.K），约为有机橡胶的两倍，这也是硅橡胶内部升温快，硫化时间短以及制成电线后电流量高的原因。 硅橡胶填入大量的导热填料（AL2O3;MgO;ZnO
18、等）后，其导热系数可达到4W/（m。K） 导热硅橡胶广泛用于电线、电缆包覆、冷冻系统、除霜加热器、散热绝缘护套及电器散热等方面。,48,阻燃制品用混炼胶,有机硅橡胶因为其稳定的分子结构以及强大的分子键能，使其即使接近火焰，有机硅橡胶也不会轻易燃烧，但是，一旦被点燃，有机硅橡胶则将一直燃烧下去。不过，通过向有机硅橡胶中添加微量的阻燃剂，就能够赋予有机硅橡胶阻燃性和自消焰性。在家电产品，办公机器乃至作为飞机，地铁等封闭空间以及建筑物内部的材料，成为安全方面不可缺少的产品。,阻燃等级,阻燃等级的划分最常见的划分标准是美国阻燃材料标准ANSI/UL-94. UL94 实验有五种分类: 1、B级水平燃烧
19、试验 2、94V-0、94V-1、94V-2级的垂直燃烧试验 3、94 5-V级的垂直燃烧试验,阻燃硅橡胶的应用,1、电子零件：电视机高压帽、汽车点火线圈及高压帽、灯饰护套等等。 2、控制软电缆:主要用于钢铁、冶炼、电厂、焦化厂、航空、冶金机械、石油、化工等高温工业中的控制及监控所用的电线电缆;电器电机引出线等。 3、硅胶绝缘子。 4、家电零部件：咖啡壶、开水壶、烫斗、电饭锅、油炸锅、消毒柜饮水机、果浆机、面包机、燃具、热水器等产品的配套。,主要的阻燃硅橡胶产品,道康宁信越国内阻燃硅胶,52,阻燃硅橡胶性能要求,阻燃硅橡胶的应用通常都伴随着电绝缘要求,因此在阻燃硅橡胶性能要求主要分为:阻燃性能
20、;电绝缘性能;机械性能;和加工性能.一些应用甚至同时还有耐高温或耐油的要求. 1、阻燃要求：常见的阻燃性能评价标准有UL94 V0 V1的垂直燃烧试验（也有少量用UL94-5V要求)，和氧指数指标。 2、电绝缘性能：常见的电绝缘性能指标有击穿电压和体积电阻率。 3、机械性能：通常阻燃胶的机械性能要求并不高，常见的数据有硬度、强度、伸长率、撕裂等。 4、加工性能：常见的加工问题有流动性问题、硫化速度问题、开炼机加工性能、模压脱模问题。,53,内控数据,南京东爵江苏天辰,54,耐油、溶剂只凭用混炼胶,硅橡胶被广泛用于汽车、电器、化妆品等行业，在接触到油、溶剂是就有必要对硅胶的耐油、耐溶剂性能体处要
21、求。 提高硅橡胶耐油耐溶剂性的方法一般有两种：一、在生胶分子侧链上引入极性基团，如氟丙基、氰己基等；二、在硅胶中添加大量的耐油填料，如聚四氟乙烯粉、硅微粉、硅藻土、硅灰石等。 常见产品：汽车滤清器止回阀、汽车密封圈、化妆品眼瘾刷等。,55,耐水蒸汽制品用混炼胶,由于硅橡胶的Si-O-Si键带有离子性，它可以被水进攻而缓慢分解，在超过150的高压水蒸作用下，硅氧烷主链降解的速度更快。当采用高纯度的气象法白炭黑做填料时，能提高胶料密度，除去离子性杂质，并加强二段硫化等，即可提高硅橡胶的耐水蒸汽性。 耐水蒸气的硅胶被广泛用于高压锅密封垫、蒸汽管道及阀门内衬、食品加工用密封垫圈等。,56,不需要二段硫
22、化的制品用混炼胶,通用硅橡胶在完成定型硫化后，一般还需要在200高温线硫化4小时。为简化工艺，不需要二段硫化的混炼胶，首先在一段硫化需要有较充分的交联。为此需要较高含量的乙烯基以及集中交联剂，以实现高交联密度。 常用领域：护套、膜片、波纹管、密封垫、胶带等。,57,自润滑制品用硅橡胶,自润滑的甲基乙烯基混炼胶，可硫化成不同硬度的制品。在一定时间内，制品表面可析出硅油，起自润滑作用。可用于压制需要自润滑性能的硅橡胶接头，密封胶及垫圈等，在汽车行业中也有不少应用。,58,热收缩制品用混炼胶,此类混炼胶是混入一种结晶性聚合物（热塑性树脂）的混炼胶。当混入过氧化物后即可加热挤出成型为半成品的胶管。而后在升温及外力作用下使板成品管扩张，并在扩张状态下冷却，因树脂凝结二定型，得到热收缩硅橡胶管。 热缩硅橡胶制品广泛用于屏蔽电器部件，绝缘电缆及汇流排，处理电线电缆接头及终端等方面。,59,发泡制品,海绵硅橡胶混炼胶是在通用型混炼胶的基础上加入有机发泡剂而得。随着发泡剂的用量增加，制品的相对密度降低。,60,
