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發(fā)泡硅橡膠制品特點

日期:2024-09-01 00:35
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摘要:
       硅橡膠海綿用于要求具有低溫柔性、耐熱性、耐UV、耐臭氧和良好電絕緣性能的場合。此外,海綿橡膠還具有輕量、阻尼和隔熱的特點?,F在市場競爭更加激烈,對產品的要求也更高,與密實橡膠材料相比,硅橡膠海綿由于其密度小,可以節(jié)省所用的材料,從而大幅降低生產成本。傳統(tǒng)的硅橡膠材料海綿生產方法是在膠料中加入化學發(fā)泡劑,硫化過程中,高溫下發(fā)泡劑分解,產生氣泡,氣泡被包裹在橡膠中形成海綿的孔。這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑可能會產生毒性的副產物。 
現已開發(fā)出了新型閉孔硅橡膠海綿技術,可以取代傳統(tǒng)的用反應性化學發(fā)泡劑和揮發(fā)性有機材料(voc)作為發(fā)泡材料加工海綿的技術。新海綿技術采用水作為發(fā)泡劑來形成均勻的發(fā)孔海綿結構,其可用于與食品接觸的場合。新技術海綿的性能特征是: 
(1)回彈性好; 
(2)壓縮長久變形?。?nbsp;
(3)降低了海綿生產過程中環(huán)境控制問題; 
(4)降低了對通風系統(tǒng)的要求; 
(5)無**氣味; 
(6)易模壓和擠出; 
(7)表面光滑、均勻; 
(8)可用于與食品接觸的場合。 
在膠料中加入添加劑或改性劑可增強海綿產品的性能。 
本文介紹該技術的優(yōu)點、產品的性能特點以及Silastic海綿對橡膠加工商和*終用戶的益處。海綿橡膠可以是開孔的,也可以閉孔的??捉Y構由開放區(qū)域連接形式(開孔)或分散的單個海綿孔的結構決定。利用發(fā)泡劑可將硅橡膠制成開孔結構,也可以制成閉孔結構。這此發(fā)泡劑受熱后產生氣泡而形成孔結構,同進也進行硫化反應使橡膠交聯。 
有人綜述了微孔海綿的性能和成本優(yōu)勢。除密封壓力低、形狀一致、密度小、重量輕外,硅橡膠海綿的使用溫度范圍也很寬(9,-60℃ 到250℃下長期使用,短期可在400"C使用)。與其他橡膠海綿相比,其工作溫度范圍非常寬。傳統(tǒng)上,硅橡膠海綿采用過氧化物硫化體系和發(fā)泡劑生產,其中發(fā)泡劑會釋放一些毒性副產物。在一些情況下,也可以生產食品級的硅橡膠海綿,但這些材料會存在工藝上的限制及差的性能,包括差的壓縮長久變形和高的密度。 
新技術硅橡膠海綿用鉑硫化(加成硫化),用水作發(fā)泡劑。這種新技術能產生均勻的孔結構,海綿無氣味,產品表面均勻,且加工條件穩(wěn)定。 
1 應用 
硅橡膠海綿用于許多場合。常用的領域有密封車箱的密封墊、辦公設備(復印機、打印機和傳真機)的膠輥。要求使用食品接觸**材料的消費品包括洗碗機和烘箱密封,帶飯午餐盒密封。硅橡膠海綿用于以下場合:實心橡膠密封力或配合力過大而不能使用;海綿膠的密度低可以降低材料成本;需要隔熱,海綿橡膠密封與不規(guī)則表面接觸的地方,包括絕緣材料、海綿墊、海綿板、海綿密封、海綿膠輥和擠出海綿型材。 
2 海綿技術 
傳統(tǒng)上,硅橡膠海綿是將化學發(fā)泡劑加入橡膠膠料中生產的。在橡膠硫化的加熱過程中發(fā)泡劑分解,所釋放出的氣體(*常見的是氮氣)在橡膠交聯過程中形成泡孔。過氧化物硫化的高粘度硅橡膠海綿中常采用2,2-偶氮二異丁腈(AIBN)作為產生氮氣的化學發(fā)泡劑。盡管從均勻性和孔尺寸上來看,由這種技術生成的海綿結構是令人滿意的,但其主要缺點是會產生毒性、損害環(huán)境的副產物四甲基丁二腈。在橡膠加工業(yè),人們已認識到這是一個使用硅橡膠海綿的重要限制因素,所以需要一種無毒的有利于*的產品。也有一些低毒性的化學發(fā)泡劑。二亞硝基五亞甲基四胺(DNPT)和偶氮二甲酰胺(ADCA)是兩種低毒性的發(fā)泡劑,但它們形成的孔結構較差,且海綿物理性能也不穩(wěn)定。 
*近,有一家制造商報道了一種用陶瓷或有機材料制成的空心纖維制造硅橡膠海綿的技術。還有一家制造商報道了用柔性微球形發(fā)孔結構的方法。但是,道康寧公司的海綿橡膠技術是以硅橡膠為基礎。該新技術用水作為發(fā)泡劑,而不用化學化泡劑。另外,該體系采用了專有的硅橡膠技術,有助于水一汽氣泡的形成,并*終形成規(guī)則的均勻孔結構。加熱時,分散在硅橡膠基質中的水產生氣泡,形成均勻的孔結構。 
該新技術允許利用改變加工溫度條件來獲得理想的體積膨脹特征。圖1示出了這一特征,可見,硫化/發(fā)泡溫度從200℃ 上升到250℃ 導致密度及Asker硬度降低。 
利用該新技術可以調節(jié)孔結構,達到不同的體積膨脹率。這樣制造商就可以利用硫化/發(fā)泡溫度來控制密度。圖2(略)比較了新硅橡膠海綿技術和使用化學發(fā)泡劑的傳統(tǒng)海綿技術。新技術海綿膠具有細分散的孔結構。 

  

3 試驗數據 
新技術海綿膠料有3個組份,它們是HBES5000海綿基料,AMS-5000海綿硫化劑和AMS-5001海綿表面改性劑。生產廠可靈活選用該體系,可以用這三種材料自行混煉膠料,也可以直接從道康寧公司購買成品膠料。這3種材料可以單獨使用,也可與其他硅橡膠配合使用,生產不同密度和不同壓縮變形的海綿膠。這樣,生產廠配方控制很簡單,且加工靈活,可以生產滿足不同用戶要求的多種海綿產品。 
現在多種工業(yè)規(guī)范用于控制和分類柔性海綿產品。本文中對這些新海綿材料進行了測試,并將數據與幾種廣泛使用的工業(yè)規(guī)范數據進行了比較,以證明該新體系具有滿足海綿橡膠加工業(yè)常見的各種要求的靈活性。表1綜列了可以評估這種新硅橡膠的海綿技術的工業(yè)規(guī)范。 
表2詳細列出了這種新技術海綿的測試結果,并與前面工業(yè)規(guī)范的項目進行了比較。表中列出了3種海綿膠配方。 
配方A是由三個體系組分配合而成;配方B是由三個體系組分和12.5份二甲基硅橡膠材料配合而成(邵爾A硬度為70);配方C由三個體系組分和25份二甲基硅橡膠組成(邵爾A硬度為70)。 
海綿試樣擠出后在240℃下熱硫化10min,之后再在200℃ 下進行二段硫化。結果表明,對配方進行簡單調整就可使壓縮變形達到規(guī)范中的目標值。另外,前面討論了海綿密度隨硫化/發(fā)泡溫度的變化,試驗表明,壓縮變形也可由加工溫度來調節(jié)。做到這一點是可能的,因為該新體系中所用的加成硫化體系可以在較寬的溫度范圍內對橡膠材料硫化。所以,通過簡單的配方調整和工藝溫度控制,制造商利用Silastic海綿體系可以滿足多種海綿要求。硫化體系和水發(fā)泡劑都是無味的,所得海綿孔小且均勻,表面光滑不發(fā)粘。適當二段硫化后,新技術海綿可用于食品級和低壓縮變形(25 和50 變形)的應用場合。 
4 海綿加工 
4.1 擠出 
可以采用加工標準硅橡膠材料擠出產品的擠出和硫化設備來加工這種新技術海綿。在螺桿末端的膠料溫度應為25℃ ~50。C,所以推薦采取適當的冷卻。擠出口型形狀應反映出硅橡膠材料海綿的線膨脹率,與固體材料相比,膨脹因子為1.45~ 1.65(視硫化條件,體積膨脹3.2~ 4.4倍)。 
對口型形狀需進行調整,以補償: 
(1)固體材料的口型膨脹(圖3); 
(2)角部面積,由于此處熱傳遞快,其膨脹率較型材直線部分的小(口型上為凸面時擠出型材面為直面,見圖4)。 
擠出速度取決于型材的形狀以及設備的加工能力(硫化通道的長度和熱傳遞效率)。 
4.2 硫化 
硫化溫度主要取決于所使用的加熱設備。新技術海綿的硫化溫度應比傳統(tǒng)化學發(fā)泡海綿的稍高一些。硫化溫度越高則海綿的密度越低。硫化通道入口出的溫度應高于210 C,這樣才能加工出較好的海綿。*佳條件要根據型材的尺寸、形狀、厚度及硫化烘箱的數量和長度來確定。 
4.3 模壓海綿 
將預成型好的膠坯放入模具,模具中要留有足夠的空間使膠料膨脹,填滿模具并獲得良好的形狀。一般由試驗來測定能完全充滿模腔的預成型膠量。所得模壓海綿模件的密度受模具形狀的影響。推薦模具溫度為200℃ ~250℃ ,典型硫化時間為每mm 厚60s。 
新技術海綿的加工優(yōu)點有:可用模壓和擠出工藝加工;加成硫化有利于*;使用無毒發(fā)泡劑減少了對環(huán)境的污染及對員工的健康的損害。 
5結論 
新技術硅橡膠海綿中不使用化學發(fā)泡劑,所以不會產生有害的分解副產物。用水作為發(fā)泡劑,用假稱硫化體系來硫化橡膠型材。海綿技術具有以下有時: 
(1)用于與食品接觸的場合; 
(2)在加工過程中無異味; 
(3)對加工通風要求不高; 
(4)海綿孔結構細微且均勻; 
(5)表面光滑不發(fā)粘; 
(6)通過簡單調整配方或加工溫度就可以控制海綿特征。

 

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