加成硫化型硅橡膠是指官能度為2的含乙烯基端基的二甲基硅氧烷在鉑化合物的催化作用下,與多官能度的含氫硅烷起加成反應(yīng),從而發(fā)生鏈增長(zhǎng)和鏈交聯(lián)的一種硅橡膠。生膠一般為液態(tài),聚合度為1000以上,通常稱液態(tài)硅橡膠(LSR)。
液態(tài)硅橡膠制品除保持了硅橡膠固有的許多典型的特性,如優(yōu)越的電絕緣性、使用溫度范圍廣和在惡劣環(huán)境下的長(zhǎng)期耐候老化性等外,還有如下的特點(diǎn):
(1)清潔、穩(wěn)定
液態(tài)硅橡膠不含溶劑和水分,對(duì)環(huán)境無污染;膠料以兩組分供應(yīng),均經(jīng)過濾、排氣處理;兩組分混合料在正常室溫下可存放24h以上,冷卻放置甚至可達(dá)2d以上,不需要再行潔化。
(2)工藝簡(jiǎn)便、快捷
①兩組分膠料以1∶1混合,配料工藝簡(jiǎn)便;②對(duì)于模壓制品,從配料到成品,原則上可以說是一步的,這就簡(jiǎn)化了工藝;③硫化速度快。例如,對(duì)于用多孔模制造的模壓制品(每孔約用7g膠料),其硫化周期為20～30s,約為普通橡膠(硫化周期4～10min)的1/12～1/20;④除非要求制品具有特低的耐壓縮永久變形性,一般不需要后硫化;⑤收縮率較低,一般在千分之幾以下;⑥制品著色工藝簡(jiǎn)便;⑦一般情況下成品無需修邊。
(3)節(jié)能
據(jù)DowCorning公司估計(jì),由于工藝的簡(jiǎn)化和硫化方法的改變,能耗可降低約75%。
(4)成本低
液態(tài)硅橡膠的加工生產(chǎn)一般只需1人進(jìn)行。據(jù)DowCorning公司計(jì)算,每件約6g的模壓制品,由于人力的減少,可降低成本42%,還不包括上述的能耗降低和生產(chǎn)空間的減少這兩個(gè)因素在內(nèi)。
(5)固定投資少
無論模壓制品還是擠出制品,均可以輕型機(jī)械替代重型機(jī)械,廠房面積也可大大減小。
2、配合和加工
2.1配合
液態(tài)硅橡膠的配合非常簡(jiǎn)單,由生膠、填充劑、交聯(lián)劑、催化劑、反應(yīng)抑制劑以及必要的添加劑等組成,現(xiàn)簡(jiǎn)述如下。
(1)生膠。采用官能度為2(或2以上)的含乙烯基端基的聚硅氧烷,聚合度為1000以上。結(jié)構(gòu)式為:
(2)填充劑。填充劑主要是采用氣相法白炭黑,并以三甲基封端的聚硅氧烷作表面處理劑。經(jīng)表面處理氣相法白炭黑的加入,除用以補(bǔ)強(qiáng)外,還可以增大粘度,這種粘度的增強(qiáng)比較穩(wěn)定,較少受時(shí)間的影響而變化。
(3)交聯(lián)劑。交聯(lián)劑實(shí)際上是液態(tài)硅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以上的聚硅氧烷組成,它與乙烯基基團(tuán)發(fā)生加成反應(yīng),形成交聯(lián)結(jié)構(gòu),而使膠料固化。其用量不能過大,否則其耐熱性會(huì)降低。
(4)催化劑。催化劑主要為有機(jī)鉑的絡(luò)合物,較新的發(fā)展是導(dǎo)入含乙烯基的低分子聚硅氧烷的配位化合物,其用量極小。
(5)反應(yīng)抑制劑。反應(yīng)抑制劑用于調(diào)整活性期,延長(zhǎng)貯存穩(wěn)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(nèi)的各種配合劑都是分成兩個(gè)組分供應(yīng)的,使用時(shí)將兩個(gè)組分混合,在一定的條件下硫化成型,這一點(diǎn)與縮合型硫化硅橡膠的制備相同。
2.2加工
(1)計(jì)量配合
雖然在配合膠料中已經(jīng)加入了適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)抑制劑,如果存放條件不妥當(dāng),仍有可能導(dǎo)致室溫下部分橡膠產(chǎn)生硫化。因此,通常都是把膠料分成兩個(gè)配合組分。一種含有催化劑,另一種含有交聯(lián)劑,以1∶1配合。
(2)硫化
液態(tài)硅橡膠的硫化反應(yīng)屬于加成型,反應(yīng)式如下:
一部分在側(cè)鏈的乙烯基則可能發(fā)生與乙烯基硅橡膠類似的交聯(lián)反應(yīng)。
液態(tài)硅橡膠能在高溫下以很快的速度進(jìn)行硫化,而又不致焦燒。液態(tài)硅橡膠硫化的最大特點(diǎn)就是高溫快速。據(jù)DowCorning公司的資料,一個(gè)7g制件的多孔模,在連續(xù)作業(yè)中,整個(gè)進(jìn)模、硫化及出模的時(shí)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(tài)硅橡膠的注射模壓既不同于普通硅橡膠,也不同于塑料。與其它橡膠注壓相比,在注壓前液態(tài)硅橡膠不需要塑化,粘度低得多,而硫化極快。與塑料相比,液態(tài)硅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(tài)硅橡膠主要應(yīng)用在注壓、擠出和涂覆方面。主要的擠出制品是電線、電纜;涂覆制品是以各種材料為底襯的硅橡膠布或以紡織品補(bǔ)強(qiáng)的薄膜;注壓則為各種模型制品。由于其流動(dòng)性能好,強(qiáng)度高,更適宜制作模具和澆注仿古藝術(shù)品。因?yàn)榱蚧袥]有交聯(lián)劑等副產(chǎn)品溢出,生膠的純度很高且生產(chǎn)過程中潔凈衛(wèi)生,液態(tài)硅橡膠尤其適合制造要求高的醫(yī)用制品。
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