提高热硫化混炼硅橡胶产品质量的技术措施
前言
在有机硅大宗工业产品中,热硫化硅橡胶所占份额较大。伴随生产技术改进和应用技术的发展,热硫化硅橡胶 的应用领域不断扩展。在中国有机硅市场中,热硫化硅橡 胶及其制品虽然产销量大,但是,现有国产主要产品仍停 留于中低档水平,要提高热硫化硅橡胶生产和应用技术水 平,必须研究开发先进生产加工技术。本文通过分析现行生产工艺和现有产品的技术差距,列举热硫化混炼硅橡胶 实用的改进生产技术措施,希望对提高产品质量有所帮助。
一混炼硅橡胶原材料选择与运用
1.1 原材料选择的原则
制备混炼硅橡胶的原材料选择原则,既不能为降低成本一味追求使用低档次廉价原材料,也不应该超过实际需要盲目选用高档原材料导致增加 生产成本和产品过剩性能浪费,应依据目标产品的具体使用要求和加工条件,科学合理地选择和运用原材料,才可能生产出真正具有市场竞争力的优质产品。
1.2 原材料选择与运用
高质量生胶是生产高性能混炼硅橡胶的主要条 件之一,但是单纯依靠生胶质量也不可能完全解决 混炼硅橡胶产品质量问题,除硅橡胶生胶之外,还 需要科学选用填料、结构化控制剂、硫化剂及其它加工助剂,同时还要兼顾硅橡胶各种助剂组分之间 的组合匹配。
硅橡胶生胶
⑴ 基础聚合物种类
不同类型硅橡胶生胶的性能差异较大,应根据混炼硅橡胶的具体要求,选择适用类型的生胶。例如,一般通用 型硅橡胶可应用甲基乙烯基硅橡胶生胶;对应于高耐热和 耐辐射使用要求,则应选用甲基苯基乙烯基硅橡胶,并且生胶的乙烯基含量不宜过高;为满足更高耐辐射要求,应 选择苯撑硅橡胶或苯醚撑硅橡胶;耐油、耐溶剂要求的混 炼硅橡胶应选择聚甲基三氟丙基硅橡胶;与食品、医疗相 关的应用,宜选用加成反应硫化型的硅橡胶。
⑵ 硅橡胶生胶规格型号与结构特点
硅橡胶生胶聚合物分子量的大小和分子量分布、生胶乙烯基含量和乙烯基侧 链的分布与硅橡胶的工艺性能和使用性能密切相关。一般用于精细小件硅橡胶制 品加工的混炼硅橡胶,强调胶料流动性等加工性能,应选用分子量适中的生胶; 对于要求机械性能较高、特别是强调要求硫化胶高撕裂强度的混炼胶,则需要选 择分子量较高的端乙烯基硅橡胶生胶,并且生胶高分子侧链乙烯基最好适当集中 分布;用于长寿命硅橡胶按键加工的混炼胶,其硫化胶的压缩永久变形和疲劳寿 命是重要性能指标,应特别选择分子量分布相对较窄的生胶;用于导电硅橡胶加 工的生胶,则需要特别控制生胶的挥发分含量。
填充材料
⑴ 填料种类
用于混炼硅橡胶的填充材料,包括补强填料、致廉填料(增量 填料)和特殊功能填料等。 常用的补强填料有气相法白炭黑和沉淀法白炭黑等。为了降低 混炼硅橡胶生产成本,对于机械强度要求不高的硅橡胶,可适当采 用半补强填料,如石英粉(硅微粉)、硅藻土、碳酸钙粉(包括重 钙、轻钙、白艳华)、硅灰石粉、滑石粉等。 要求特殊功能的混炼硅橡胶,有时需要添加特殊功能的专用辅 助材料,以提高硅橡胶耐热、绝缘性能,或赋予硅橡胶导热、导电、 导磁等特定功能。
⑵ 填料的选择与运用
白炭黑是最常用和补强效果最好的硅橡胶补强填料。气相法 白炭黑和沉淀法各有不同特点,各自适应不同的使用要求。 为了降低生产成本,通用型混炼硅橡胶大量应用沉淀法白炭 黑作补强填料。 选用沉淀法白炭黑时需要注意,其水悬液pH值呈中性的沉淀法 白炭黑不适宜用作硅橡胶的补强填料。
⑶ 填料处理
对于要求高挤出流动性能或高介电性能的混炼硅橡胶,应采用 表面改性处理白炭黑作补强填料。环型或线型有机硅氧烷低聚物、 烷基烷氧基硅烷、有机硅氮烷及直链醇类等都可以用于白炭黑的表 面改性处理,其中以有机硅氮烷最为常用,并且处理效果较好。例 如应用六甲基二硅氮烷处理白炭黑,可以使白炭黑粒子表面的部分 硅羟基被三甲硅基取代,成为疏水白炭黑,从而改善白炭黑与硅橡 胶的亲和性能,混炼硅橡胶时吃粉速度加快,有效抑制混炼硅橡胶 的结构化作用,提高硫化硅橡胶的机械性能和介电性能。
硅氮烷处理白炭黑的基本化学反应是硅氮烷与白炭黑表面硅羟基的反应:
[SiO2]≡Si-OH + Me3....
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