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發(fā)泡矽橡膠製品特點(diǎn)

日期:2024-08-10 01:26
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摘要:
       矽橡膠海綿用於要求具有低溫柔性、耐熱性、耐UV、耐臭氧和良好電絕緣性能的場(chǎng)合。此外,海綿橡膠還具有輕量、阻尼和隔熱的特點(diǎn)。現(xiàn)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈,對(duì)產(chǎn)品的要求也更高,與密實(shí)橡膠材料相比,矽橡膠海綿由於其密度小,可以節(jié)省所用的材料,從而大幅降低生產(chǎn)成本。傳統(tǒng)的矽橡膠材料海綿生產(chǎn)方法是在膠料中加入化學(xué)發(fā)泡劑,硫化過(guò)程中,高溫下發(fā)泡劑分解,產(chǎn)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(huì)產(chǎn)生毒性的副產(chǎn)物。 
現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出了新型閉孔矽橡膠海綿技術(shù),可以取代傳統(tǒng)的用反應(yīng)性化學(xué)發(fā)泡劑和揮發(fā)性有機(jī)材料(voc)作為發(fā)泡材料加工海綿的技術(shù)。新海綿技術(shù)采用水作為發(fā)泡劑來(lái)形成均勻的發(fā)孔海綿結(jié)構(gòu),其可用於與食品接觸的場(chǎng)合。新技術(shù)海綿的性能特征是: 
(1)回彈性好; 
(2)壓縮長(zhǎng)久變形小; 
(3)降低了海綿生產(chǎn)過(guò)程中環(huán)境控製問(wèn)題; 
(4)降低了對(duì)通風(fēng)係統(tǒng)的要求; 
(5)無(wú)**氣味; 
(6)易模壓和擠出; 
(7)表麵光滑、均勻; 
(8)可用於與食品接觸的場(chǎng)合。 
在膠料中加入添加劑或改性劑可增強(qiáng)海綿產(chǎn)品的性能。 
本文介紹該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)、產(chǎn)品的性能特點(diǎn)以及Silastic海綿對(duì)橡膠加工商和*終用戶的益處。海綿橡膠可以是開(kāi)孔的,也可以閉孔的。孔結(jié)構(gòu)由開(kāi)放區(qū)域連接形式(開(kāi)孔)或分散的單個(gè)海綿孔的結(jié)構(gòu)決定。利用發(fā)泡劑可將矽橡膠製成開(kāi)孔結(jié)構(gòu),也可以製成閉孔結(jié)構(gòu)。這此發(fā)泡劑受熱後產(chǎn)生氣泡而形成孔結(jié)構(gòu),同進(jìn)也進(jìn)行硫化反應(yīng)使橡膠交聯(lián)。 
有人綜述了微孔海綿的性能和成本優(yōu)勢(shì)。除密封壓力低、形狀一致、密度小、重量輕外,矽橡膠海綿的使用溫度範(fàn)圍也很寬(9,-60℃ 到250℃下長(zhǎng)期使用,短期可在400"C使用)。與其他橡膠海綿相比,其工作溫度範(fàn)圍非常寬。傳統(tǒng)上,矽橡膠海綿采用過(guò)氧化物硫化體係和發(fā)泡劑生產(chǎn),其中發(fā)泡劑會(huì)釋放一些毒性副產(chǎn)物。在一些情況下,也可以生產(chǎn)食品級(jí)的矽橡膠海綿,但這些材料會(huì)存在工藝上的限製及差的性能,包括差的壓縮長(zhǎng)久變形和高的密度。 
新技術(shù)矽橡膠海綿用鉑硫化(加成硫化),用水作發(fā)泡劑。這種新技術(shù)能產(chǎn)生均勻的孔結(jié)構(gòu),海綿無(wú)氣味,產(chǎn)品表麵均勻,且加工條件穩(wěn)定。 
1 應(yīng)用 
矽橡膠海綿用於許多場(chǎng)合。常用的領(lǐng)域有密封車(chē)箱的密封墊、辦公設(shè)備(複印機(jī)、打印機(jī)和傳真機(jī))的膠輥。要求使用食品接觸**材料的消費(fèi)品包括洗碗機(jī)和烘箱密封,帶飯午餐盒密封。矽橡膠海綿用於以下場(chǎng)合:實(shí)心橡膠密封力或配合力過(guò)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)則表麵接觸的地方,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(shù) 
傳統(tǒng)上,矽橡膠海綿是將化學(xué)發(fā)泡劑加入橡膠膠料中生產(chǎn)的。在橡膠硫化的加熱過(guò)程中發(fā)泡劑分解,所釋放出的氣體(*常見(jiàn)的是氮?dú)?在橡膠交聯(lián)過(guò)程中形成泡孔。過(guò)氧化物硫化的高粘度矽橡膠海綿中常采用2,2-偶氮二異丁腈(AIBN)作為產(chǎn)生氮?dú)獾幕瘜W(xué)發(fā)泡劑。儘管從均勻性和孔尺寸上來(lái)看,由這種技術(shù)生成的海綿結(jié)構(gòu)是令人滿意的,但其主要缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生毒性、損害環(huán)境的副產(chǎn)物四甲基丁二腈。在橡膠加工業(yè),人們已認(rèn)識(shí)到這是一個(gè)使用矽橡膠海綿的重要限製因素,所以需要一種無(wú)毒的有利於**的產(chǎn)品。也有一些低毒性的化學(xué)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(jié)構(gòu)較差,且海綿物理性能也不穩(wěn)定。 
*近,有一家製造商報(bào)道了一種用陶瓷或有機(jī)材料製成的空心纖維製造矽橡膠海綿的技術(shù)。還有一家製造商報(bào)道了用柔性微球形發(fā)孔結(jié)構(gòu)的方法。但是,道康寧公司的海綿橡膠技術(shù)是以矽橡膠為基礎(chǔ)。該新技術(shù)用水作為發(fā)泡劑,而不用化學(xué)化泡劑。另外,該體係采用了專(zhuān)有的矽橡膠技術(shù),有助於水一汽氣泡的形成,並*終形成規(guī)則的均勻孔結(jié)構(gòu)。加熱時(shí),分散在矽橡膠基質(zhì)中的水產(chǎn)生氣泡,形成均勻的孔結(jié)構(gòu)。 
該新技術(shù)允許利用改變加工溫度條件來(lái)獲得理想的體積膨脹特征。圖1示出了這一特征,可見(jiàn),硫化/發(fā)泡溫度從200℃ 上升到250℃ 導(dǎo)致密度及Asker硬度降低。 
利用該新技術(shù)可以調(diào)節(jié)孔結(jié)構(gòu),達(dá)到不同的體積膨脹率。這樣製造商就可以利用硫化/發(fā)泡溫度來(lái)控製密度。圖2(略)比較了新矽橡膠海綿技術(shù)和使用化學(xué)發(fā)泡劑的傳統(tǒng)海綿技術(shù)。新技術(shù)海綿膠具有細(xì)分散的孔結(jié)構(gòu)。 

  

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù) 
新技術(shù)海綿膠料有3個(gè)組份,它們是HBES5000海綿基料,AMS-5000海綿硫化劑和AMS-5001海綿表麵改性劑。生產(chǎn)廠可靈活選用該體係,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(gòu)買(mǎi)成品膠料。這3種材料可以單獨(dú)使用,也可與其他矽橡膠配合使用,生產(chǎn)不同密度和不同壓縮變形的海綿膠。這樣,生產(chǎn)廠配方控製很簡(jiǎn)單,且加工靈活,可以生產(chǎn)滿足不同用戶要求的多種海綿產(chǎn)品。 
現(xiàn)在多種工業(yè)規(guī)範(fàn)用於控製和分類(lèi)柔性海綿產(chǎn)品。本文中對(duì)這些新海綿材料進(jìn)行了測(cè)試,並將數(shù)據(jù)與幾種廣泛使用的工業(yè)規(guī)範(fàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較,以證明該新體係具有滿足海綿橡膠加工業(yè)常見(jiàn)的各種要求的靈活性。表1綜列了可以評(píng)估這種新矽橡膠的海綿技術(shù)的工業(yè)規(guī)範(fàn)。 
表2詳細(xì)列出了這種新技術(shù)海綿的測(cè)試結(jié)果,並與前麵工業(yè)規(guī)範(fàn)的項(xiàng)目進(jìn)行了比較。表中列出了3種海綿膠配方。 
配方A是由三個(gè)體係組分配合而成;配方B是由三個(gè)體係組分和12.5份二甲基矽橡膠材料配合而成(邵爾A硬度為70);配方C由三個(gè)體係組分和25份二甲基矽橡膠組成(邵爾A硬度為70)。 
海綿試樣擠出後在240℃下熱硫化10min,之後再在200℃ 下進(jìn)行二段硫化。結(jié)果表明,對(duì)配方進(jìn)行簡(jiǎn)單調(diào)整就可使壓縮變形達(dá)到規(guī)範(fàn)中的目標(biāo)值。另外,前麵討論了海綿密度隨硫化/發(fā)泡溫度的變化,試驗(yàn)表明,壓縮變形也可由加工溫度來(lái)調(diào)節(jié)。做到這一點(diǎn)是可能的,因?yàn)樵撔麦w係中所用的加成硫化體係可以在較寬的溫度範(fàn)圍內(nèi)對(duì)橡膠材料硫化。所以,通過(guò)簡(jiǎn)單的配方調(diào)整和工藝溫度控製,製造商利用Silastic海綿體係可以滿足多種海綿要求。硫化體係和水發(fā)泡劑都是無(wú)味的,所得海綿孔小且均勻,表麵光滑不發(fā)粘。適當(dāng)二段硫化後,新技術(shù)海綿可用於食品級(jí)和低壓縮變形(25 和50 變形)的應(yīng)用場(chǎng)合。 
4 海綿加工 
4.1 擠出 
可以采用加工標(biāo)準(zhǔn)矽橡膠材料擠出產(chǎn)品的擠出和硫化設(shè)備來(lái)加工這種新技術(shù)海綿。在螺桿末端的膠料溫度應(yīng)為25℃ ~50。C,所以推薦采取適當(dāng)?shù)睦鋮s。擠出口型形狀應(yīng)反映出矽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(duì)口型形狀需進(jìn)行調(diào)整,以補(bǔ)償: 
(1)固體材料的口型膨脹(圖3); 
(2)角部麵積,由於此處熱傳遞快,其膨脹率較型材直線部分的小(口型上為凸麵時(shí)擠出型材麵為直麵,見(jiàn)圖4)。 
擠出速度取決於型材的形狀以及設(shè)備的加工能力(硫化通道的長(zhǎng)度和熱傳遞效率)。 
4.2 硫化 
硫化溫度主要取決於所使用的加熱設(shè)備。新技術(shù)海綿的硫化溫度應(yīng)比傳統(tǒng)化學(xué)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(yīng)高於210 C,這樣才能加工出較好的海綿。*佳條件要根據(jù)型材的尺寸、形狀、厚度及硫化烘箱的數(shù)量和長(zhǎng)度來(lái)確定。 
4.3 模壓海綿 
將預(yù)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,填滿模具並獲得良好的形狀。一般由試驗(yàn)來(lái)測(cè)定能完全充滿模腔的預(yù)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(shí)間為每mm 厚60s。 
新技術(shù)海綿的加工優(yōu)點(diǎn)有:可用模壓和擠出工藝加工;加成硫化有利於**;使用無(wú)毒發(fā)泡劑減少了對(duì)環(huán)境的汙染及對(duì)員工的健康的損害。 
5結(jié)論 
新技術(shù)矽橡膠海綿中不使用化學(xué)發(fā)泡劑,所以不會(huì)產(chǎn)生有害的分解副產(chǎn)物。用水作為發(fā)泡劑,用假稱(chēng)硫化體係來(lái)硫化橡膠型材。海綿技術(shù)具有以下有時(shí): 
(1)用於與食品接觸的場(chǎng)合; 
(2)在加工過(guò)程中無(wú)異味; 
(3)對(duì)加工通風(fēng)要求不高; 
(4)海綿孔結(jié)構(gòu)細(xì)微且均勻; 
(5)表麵光滑不發(fā)粘; 
(6)通過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)整配方或加工溫度就可以控製海綿特征。

 
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