一、加工
(1)計量配合。雖然在配合膠料中已經加入了適當的反應抑製劑,如果存放條件不妥當,仍有可能導致室溫下部分橡膠產生硫化。因此,通常都是把膠料分成兩個配合組分。一種含有催化劑,另一種含有交聯劑,以1∶1配合。
(2)硫化。液態矽橡膠的硫化反應屬於加成型一部分在側鏈的乙烯基則可能發生與乙烯基矽橡膠類似的交聯反應。液態矽橡膠能在高溫下以很快的速度進行硫化,而又不致焦燒。液態矽橡膠硫化的最大特點就是高溫快速。據DowCorning公司的資料,一個7g製件的多孔模,在連續作業中,整個進模、硫化及出模的時間僅需20～30s,是一般橡膠的所謂快速硫化的1/10～1/20。
(3)注射模壓。液態矽橡膠的注射模壓既不同於普通矽橡膠,也不同於塑料。與其它橡膠注壓相比,在注壓前液態矽橡膠不需要塑化,粘度低得多,而硫化極快。與塑料相比,液態矽橡膠的粘度和塑料的“熔融”粘度相近,但它是熱固性的,而不是熱塑性的。從工藝上看,液態矽橡膠主要應用在注壓、擠出和塗覆方麵。主要的擠出製品是電線、電纜;塗覆製品是以各種材料為底襯的矽橡膠布或以紡織品補強的薄膜;注壓則為各種模型製品。由於其流動性能好,強度高,更適宜製作模具和澆注仿古藝術品。因為硫化中沒有交聯劑等副產品溢出,生膠的純度很高且生產過程中潔淨衛生,液態矽橡膠尤其適合製造要求高的醫用製品。
二、矽橡膠研究的新進展
矽橡膠具有卓越的耐高低溫、耐臭氧、耐氧、耐光和耐候老化性能,優良的電絕緣性能,特殊的表麵性能和生理惰性以及高透氣性,應用範圍廣泛。但矽橡膠的拉伸強度和撕裂強度偏低,耐酸堿性較差,製造複雜產品時加工工藝性能也較差,近年來世界各國為此進行了許多改進研究工作,並取得了一些成果。
(1)利用有機矽與其它單體或聚合物的共聚(共混),獲得了新的聚合(共混)物。例如,有機矽與聚碳酸酯的嵌段共聚物可作為選擇性透氣膜;有機矽與乙丙橡膠共混物的特性介於矽橡膠與乙丙橡膠之間;將矽橡膠與EVA共混,製得的共混物具有優良的物理性能、電性能、耐高溫老化性能和熱收縮性,經過適當配合可賦予優良的阻燃性能。利用耐高溫的矽橡膠與高拉伸強度的PMMA製造互穿聚合物網格,改善了矽橡膠的強度和PMMA的耐熱性,通過合成聚二甲基矽氧烷(PDMS)/聚苯乙烯(PS)互穿聚合物網絡,提高了有機矽網絡的力學和彈性性能。
(2)通過改進配合技術,研製出高強度、高抗撕裂、低壓縮變形等性能良好以及耐高溫、耐超低溫、阻燃、導熱和熱收縮矽橡膠等各種專用性強的新品種。純矽橡膠不具備大多數應用所要求的機械強度,因此需要增強。傳統的增強方法是在矽橡膠固化之前加入補強填料,然後進行混煉、硫化等工藝。但耗時、耗能,汙染環境,而且難以控製填料在膠料中的分散和聚集的程度。研究表明,沉澱法白炭黑、沉澱法二氧化鈦和鐵氧體、沸石和氧化鋁等填料對矽橡膠有較好的增強作用。
(3)在改善加工性能方麵,研製了不需二段硫化的矽橡膠、顆粒矽橡膠(又稱粉末橡膠) 以及基於含乙烯基聚矽氧烷和含氫矽氧烷之間的催化加成反應,發展了矽橡膠液體注射成型係統。欧宝官方体育app下载加成型雙組分體係,研製成觸變性好、施工性能優異和使用方便的膩子型製模矽橡膠。
三、矽橡膠的再生
矽橡膠具有很多優異的性能,但價格較高,因此廢膠的再生利用,對節約原材料、降低生產成本具有經濟意義。
矽橡膠再生工藝過程包括精選、切塊、裂解、精製和配料。即首先將廢,膠進行清洗,去除垃圾和雜質,然後進行挑選和分類,切成小塊,送往裂解。裂解的方法很多,有機械軋煉裂解、直接蒸汽熱裂解、幹熱裂解和化學裂解等。欧宝官方体育app下载以前兩種較為常用和簡便,著重介紹如下。(1)機械軋煉裂解。機械軋煉裂解可在普通軋煉機上進行。即將切成小塊的廢膠放在煉膠機上軋煉,開始時輥距要大些,待膠料包輥後,減小輥距。當紮得較細碎時,即可薄通。待逐漸形成連續帶狀後,就可下片存放。該法的缺點是欧宝官方体育app下载氣相法白炭黑的廢膠不易軋碎,軋煉時間長。為了縮短軋煉時間,提高軋煉再生效率和再生膠質量,可在軋煉過程中適當(10%左右)加入沉澱法白炭黑,使軟硬不同的膠料軋碎混合,縮短再生時間。(2)直接蒸汽熱裂解。直接蒸汽熱裂解是將廢膠料小塊放入壓力約0.5MPa(溫度150～160℃)的蒸汽硫化罐中處理3～4h。如果廢橡膠硬度較高,可適當延長處理時間,但不宜過長,以免廢橡膠過度降解,性能變差。經熱處理的廢橡膠再在煉膠機上充分軋碎,待包輥後再薄通出片。在軋碎時一般可加入少量酒精,使其增加機械摩擦,提高軋煉效率。若遇粘輥可加一些白炭黑或其它無機填料。該法製得的再生膠質量均勻,塑性大,缺點是加工處理時間長,存放後很難返煉。如果在膠料中加入結構控製劑,如二苯基矽二醇或羥基矽油,則較易返煉。
再生膠性能一般比生膠差,拉伸強度、扯斷伸長率、撕裂強度和抗壓縮永久變形性能均較低,硬度較大。其拉伸強度一般為2.9～3.8 MPa,扯斷伸長率為100%～150%。隨填料用量增大,硬度增大,扯斷伸長率降低。當單用再生膠時,除加入補強劑白炭黑外,還可加入弱補強性填充劑(如二氧化鈦或氧化鋅50～100份),以降低成本。並應加入適量的硫化劑(比一般生膠增加約1倍),以便使硫化膠保持一定的硬度。當生膠中摻用30%～50%再生膠時,其硫化膠的物理性能變化不大(僅拉伸強度和扯斷伸長率稍低),能耐250～300℃的高溫老化。再生膠最高摻用量可達70%～80%。再生膠可單獨用於製造膠板,不宜單獨用作擠出製品。若再生膠經過過濾後與生膠並用,則可用來製造擠出製品。
四、配合
液態矽橡膠的配合非常簡單,由生膠、填充劑、交聯劑、催化劑、反應抑製劑以及必要的添加劑等組成,現簡述如下。
(1)生膠。欧宝官方体育app下载官能度為2(或2以上)的含乙烯基端基的聚矽氧烷,聚合度為1000以上。
(2)填充劑。填充劑主要是欧宝官方体育app下载氣相法白炭黑,並以三甲基封端的聚矽氧烷作表麵處理劑。經表麵處理氣相法白炭黑的加入,除用以補強外,還可以增大粘度,這種粘度的增強比較穩定,較少受時間的影響而變化。
(3)交聯劑。交聯劑實際上是液態矽橡膠雙組分中另一組分的主要成分,由氫端基官能度至少為2以上的聚矽氧烷組成,它與乙烯基基團發生加成反應,形成交聯結構,而使膠料固化。其用量不能過大,否則其耐熱性會降低。
(4)催化劑。催化劑主要為有機鉑的絡合物,較新的發展是導入含乙烯基的低分子聚矽氧烷的配位化合物,其用量極小。
(5)反應抑製劑。反應抑製劑用於調整活性期,延長貯存穩定性。一般為炔類化合物,也可利用含胺、錫、磷等化合物。
(6)其它的添加劑。其它添加劑包括著色劑、脫模劑等。上述包括生膠在內的各種配合劑都是分成兩個組分供應的,使用時將兩個組分混合,在一定的條件下硫化成型,這一點與縮合型硫化矽橡膠的製備相同。
五、應用
矽橡膠具有獨特的綜合性能,尤其是矽橡膠的生物相容性更是一種關鍵的特性,它已成功地用於其它橡膠用之無效的場合,解決了許多技術問題,滿足了現代工業和日常生活的各種需要。與其它橡膠一樣,矽橡膠可加工成各種型材、膠管、膠條、膠輥、膠布等製品;室溫硫化型矽橡膠可就地大麵積施工,使用方便。
(1)汽車工業：矽橡膠在汽車工業中的應用增長速度很快,矽橡膠(特別是具有各種特性的矽橡膠)可耐燃油、潤滑油的侵蝕,提高汽車各部件的使用性能,降低維修費用。可用於汽車點火線、火花塞保護罩、加熱及散熱器用軟管、消聲器襯裏、蓄電池接頭以及用氟矽橡膠製的加油泵等。隨著車輛電子電氣化的發展,室溫硫化矽橡膠廣泛用於電子零件、電氣裝配件的灌封料、風擋玻璃、車體四周密封及反射鏡等處的粘接密封劑。
(2)電子、電氣工業：矽橡膠作為絕緣材料使用最早,需求量較大的一個領域。矽橡膠主要用於電視機陽極罩、高壓保護罩、高壓引出線、冰箱除霜器電線、功率或訊號傳遞用電線和電纜等。用矽橡膠製造的絕緣子將替代陶瓷製品廣泛用於輸電線路,特別是超高壓線路。導電矽橡膠用於電子計算機、電話等儀器的電接點件及液晶顯示觸點件。阻燃和耐輻射矽橡膠製造的電線、電纜廣泛用於原子能發電站。矽橡膠加熱片、加熱帶用於控製多種精密儀表和輸油管道的工作溫度,在醫療上作理療熱敷器用的加熱毯。室溫硫化型矽橡膠可作為防水、防潮和防震用灌封材料。矽橡膠因具有耐熱洗滌液性能,目前已廣泛用於洗碗機和洗衣機的泵用密封上。矽橡膠非常適於用作咖啡鍋、電氣油炸鍋和蒸汽熨鬥等用具上的墊圈。立體聲耳機耳部和頭部的襯墊改用矽橡膠,能排除外界雜音,且柔軟舒適。
(3)宇航工業：矽橡膠是宇航工業中不可缺少的高性能材料,它能承受太空的超冷和返回大氣層的灼熱,延長飛機零件壽命,降低檢修保養費用,減少意外事故。主要用於飛機機體孔穴密封件、電接頭、密封開關、防塵和防水罩、墊圈墊片、噴氣式引擎和液壓裝置的“O”型密封環、氧氣麵罩、調控膜片、熱空氣導管和雷達無線減震器等。耐燒灼矽橡膠適用於作火箭燃油閥門、動力源電纜和火箭發射井蓋塗層,以免受火箭噴射流的燒灼。室溫硫化矽橡膠可作為機體氣密性密封、窗框密封和防震、防潮灌封材料。
(4)建築工業：矽橡膠具有良好的耐候性和施工性,作為粘接密封劑在建築工業中得到了廣泛應用,超過了其它類型的密封劑。近年來,又開發了低模量高伸長型雙組分密封劑,它用於接縫移動大的混凝土預製件和幕牆等大型構件。室溫硫化矽橡膠還用於石棉水泥板連接處的密封、浴室磚縫和盥洗用具的密封。隨著今後橡膠價格的下降,將進一步擴大應用範圍,如在公路接縫的應用中替代瀝青和氯丁橡膠。高溫硫化型矽橡膠海綿條用作建築物的門窗密封嵌條。
(5)醫療領域：矽橡膠具有良好的生物相容性,對機體反應小,性能穩定,血凝性低,能承受高溫高壓多次蒸煮,而且能加工成各種形狀的製品,如薄膜、海綿、氣囊,是目前醫學上應用最廣的一種材料。
(6)其它領域：除了上述各種應用外,矽橡膠在紡織、印刷、機械、塑料、化學、造紙及食品和化妝等領域的應用也明顯增加。典型的產品是用矽橡膠製成的輥筒,用作織物、塑料的熱定型、壓紋、壓延和複印機的定影。矽橡膠薄膜製成的氣調窗已用於貯存果品蔬菜。此外,矽橡膠在紡織高溫設備以及在堿、次氯酸鈉和雙氧水濃度較高的設備上作密封材料也取得良好的效果。