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最全的高溫硫化硅橡膠資料

http://www.nfvko.co  時間:2018/3/4  來源:全球有機硅網

高溫硫化硅橡膠是高分子量(分子量一般為40~80萬)的聚有機硅氧烷(即生膠)加入補強填料和其它各種添加劑,采用有機過氧化物為硫化劑,經加壓成型(模壓、擠壓、壓延)或注射成型,并在高溫下交鏈成橡皮。這種橡膠一般簡稱為硅橡膠。

高溫硫化硅橡膠的硫化一般分為兩個階段進行,第一分階段是將硅生膠、補強劑、添加劑、硫化劑和結構控制劑進行混煉,然后將混煉料在金屬模具中加壓加熱成型和硫化,其壓力為50公斤/cm2左右,溫度為120~130℃,時間為10~30分鐘,第二階段是將硅橡皮從模具中取出后,放入烘箱內,于200~250℃下烘數小時至24小時。使橡皮進一步硫化,同時使有機過氧化物分解揮發。

硅橡膠的補強填料是各種類型的白炭黑,它可使硫化膠的強度增加十倍。加入各種添加劑主要是降低膠的成本、改善膠料性能以及賦予硫化膠各種特殊性能如阻燃、導電等。交鏈劑是各種有機過氧化物,如過氧化苯甲酰,2,4-二氯過氧化苯甲酰,二枯基過氧化物,2,5-二特丁基過氧己烷等.結構控制劑是為了避免混煉膠料放置時間過長、產生“結構化”使膠料變硬變硬,難以加工熟化而加入的,可采用甲基羥基硅油或二苯基二羥基奪烷作為結構控制劑。

硅橡膠主鏈上的側基可以是甲基、乙基、乙烯基、苯基、三氟丙基等。最常用的是甲基,也可引入其它基團以改善加工性能和其它性能。因此,根據側基基團和膠料配方的不同,可以得到各種不同用途的硅橡膠,一般可分為下面幾種類型:通用型(含甲基和乙烯基)、高溫和低溫型(含苯基、甲基和乙烯基)、低壓縮永久變形(含甲基和乙烯基)、低收縮(去揮發份)和耐溶劑(氟硅橡膠)等。下面介紹幾種重要類型的硅橡膠。

一、甲基硅橡膠
二甲基硅橡膠是投入商業化生產最早的一種硅橡膠,可在-60~200℃范圍內保持良好的彈性,耐老化性能好,有優異的電絕緣性能以及防潮、防震和生理惰性等特性。

二甲基硅橡膠主要用于強物涂覆,也可制成各種擠出及壓延制品用于機電、航空、汽車及醫療等行業。但由于二甲基硅橡膠硫化活性低,用于制造厚制品時,硫化困難,內層易起泡且高溫壓縮永久變形大,故目前已被甲基乙烯基硅橡膠所取代。

二、甲基乙烯基硅橡膠
由于硅橡膠大分子結構中引入少量乙烯基可大大改善硅橡膠的硫化加工性能,因此在目前應用的硅橡膠中,大多含有乙烯基。甲基乙烯基硅橡膠是最通用的一種硅橡膠,目前在國內外硅橡膠的生產中占主導地位。由于它在側鏈上引入部份不飽和的乙烯基,使它的加工性能和物理機械性能均優于二個基硅橡膠。它除具有二甲基硅橡膠一般特性外, 還具有較寬的使用溫度范圍,可在一60~260℃范圍內保持良好彈性,它比二甲基硅橡膠容易硫化,具有較小的壓縮永久變形,較好的耐溶劑的膨脹性和耐高壓蒸汽的穩定性以及優良的耐寒性等,而且又因為采用活性較低的過氧化物進行硫化,從而減少了硫化時產生氣泡及橡膠穩定性差的弱點。故一般用甲基乙烯基硅橡膠可制做厚度較大的制品。甲基乙烯基硅橡膠是硅橡膠中應用最廣泛的品種,近年來不斷涌現的各種高性能和特殊用途的硅橡膠,大都是以乙烯基硅橡膠為基礎膠,例如高強度硅橡膠、低壓縮永久變形硅橡膠、不需后硫化硅橡膠、耐熱導電硅橡膠和醫用硅橡膠等。甲基乙烯基硅橡膠在航空工業上,廣泛用作墊圈、密封材料及易碎、防震部件的保護層;在電氣工業中可作電子元件等高級絕緣材料,耐高溫電位器的動態密封圈,地下長途通信裝備的密封圈;在醫學上,由于甲基乙烯基硅橡膠對人體的生理反應小、無毒,故用作外科整形、人造心臟瓣膜、血管等。

三、甲基苯基乙烯基硅橡膠
甲基苯基乙烯基硅橡膠是在甲基乙烯基硅橡膠的分子鏈中引入甲基苯基硅氧鏈節或二苯基硅氧鏈節而得的產品。

在聚硅氧烷的側基上引入苯基,由于破壞了二甲基硅氧烷結構的規整性,大大降低了聚合物的結晶溫度,擴大了該聚合物材料的低溫應用范圍。因此,甲基苯基乙烯基硅橡膠除了具有甲基乙烯基硅橡膠所有的壓縮永久變形小、使用溫度范圍寬、抗氧化、耐候、防震、防潮和良好的電氣絕緣性能外,還具有卓越的耐低溫、耐燒蝕和耐輻照等性能.。這些性能隨分子鏈中苯基含量的不同而有所變化, 一般來說,苯基含量(苯基與硅原子之比)在5~10%時稱低苯基硅橡膠,它具有獨特的耐寒性能,在-70~-100℃仍能保持橡膠的彈性,是所有橡膠中低溫性能最好的一種,加之它兼有甲基乙烯基硅橡膠的優點且成本不高,因此大有取代甲基乙烯基硅橡膠趨勢。苯基含量20~40%時稱中苯基硅橡兼有甲基乙烯基硅橡膠的優點且成本不高,因此大有取代甲基乙烯基硅橡膠趨勢。苯基含量20~40%時稱中苯基硅橡膠,它具有卓越的耐燃特性,一旦著火可以自熄。苯基含量在40~50%時稱高苯基硅橡膠,它具有優異的耐輻射性能, 耐γ- 射線為1xI08 倫琴。一般說來,隨著苯基含量的增加,硅橡膠分子鏈的剛性逐漸增大,硅橡膠的耐低溫性能逐漸下降,但隨著苯基含量的增加,提高了硫化膠的耐燃性和耐輻照性。

甲基苯基乙烯基硅橡膠是宇航工業、尖端技術和國民經濟其它部門的重要材料之一,可供制做各種模壓和擠出制品用作航空工業的耐寒橡膠和用于耐燒蝕、耐熱老化或耐輻射部位的密封圈、墊、管材和棒材等。

四、氟硅橡膠
氟硅橡膠是指γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷。氟硅橡膠具有優良的耐化學物質、耐溶劑和耐潤滑油性能,此種硅橡膠在非極性溶劑中的膨脹率小, 耐寒性及熱穩定性好,抗著火性也好,故在飛機、火箭、導彈、宇宙飛行、石油化工中用作與燃料油和潤滑油接觸膠管、墊片、密封圈、燃料箱村里等,也可用于制造耐腐蝕的衣服、手套以及涂料、粘合劑等。

五、腈硅硅橡膠
由于聚合物分子側鏈中含有β-腈乙基或γ-腈丙基強極性基團,大大增加了分子鏈間作用力,提高了耐油、耐溶劑性能。同時,由于引入一定量的腈烷基,破壞了聚合物結構的規整性,也大大改善了耐寒性。腈烷基的類型及其含量,對性能影響很大,如含有7.5克分子%γ-腈丙基的硅橡膠,低溫性能與低苯基硅橡膠相似(其玻璃化溫度為-114.5℃),耐油性比苯基硅橡膠好。隨γ-腈丙基含量增加至33~50克分子%,耐寒性降低,耐油性改善。用β-腈乙基代替γ-腈丙基能提高腈硅橡膠的耐熱性,可耐250℃熱空氣老化。

腈硅橡膠的主要優點是耐油和耐浴劑的性能優異,可在-60~180℃的范圍內保持彈性,因此,可做成耐油橡膠制品用于航空工業、汽車工業和石油工業上;也可作為高性能飛行器的環境密封劑及油箱密封劑,在-54℃至200℃以上能保持密封。腈硅橡膠可用普通設備進行加工。

六、苯撐硅橡膠
苯撐硅橡膠的主要特點是具有優良的耐輻射性能,其耐輻射性能為通用的甲基乙烯基硅橡膠的10~15倍,為高苯基硅橡膠的5~10倍,因此,可用于宇航工業、原子能工業和核反應堆等作為耐高能輻射的電纜、護套、墊圈以及熱收縮管等。

七、乙基硅橡膠
在聚硅氧烷側鏈上引入乙基制得的二乙基硅橡膠,其突出的性能是耐寒性特別好,耐寒性優于二甲基硅橡膠和一般的甲基乙烯基硅橡膠。乙基含量越高,耐寒性越好。但乙基的反應活性比甲基大,因此,隨乙基含量越大,耐熱性隨之下降。作為低溫使用的乙基硅橡膠,以在聚合物中含有二乙基硅氧鏈節為8克分子%為宜。乙基硅橡膠的使用溫度一般為-70--200℃。

八、硅氮橡膠
硅氮橡膠的主要優點是具有卓越的熱穩定性, 在430~480℃不分解,有的甚至能耐500℃以上的高溫。硅氮橡膠的突出弱點是水解穩定性差,曾一度被認為沒有發展前途。后來發現主鏈中引入環二硅氮烷的聚合物具有很好的熱穩定性。用硅芳撐改性的含環二硅氮烷的彈性體,在空氣中加熱到425℃不失重,570℃時失重僅為10%,且具有較好的水解穩定性。

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