1、4橡膠科技市場2006年第21期產(chǎn)品應(yīng)用熱硫化氟硅橡膠的性能加工及應(yīng)用(一)劉愛堂(西北橡膠塑料研究設(shè)計院,陜西咸陽712023)氟硅橡膠(FMVQ)是在硅氧烷的側(cè)鏈上含有2三氟丙基的一種新型彈性體。因其兼具耐油、耐溶劑(脂肪族、芳香族、氯化溶劑等)、耐化學(xué)藥品、耐臭氧、耐天候老化、耐高低溫(使用溫度范圍255200,期使用溫度175,短期、(抗凝血性)等一系列優(yōu)良的特性所以作為一種高性能的彈性體材料,已在國防軍工、航空航天、電子通訊、醫(yī)療衛(wèi)生等。年由道康寧公司(DowCor2LS的商品名開發(fā)上市的產(chǎn)品。該產(chǎn)品按其硫化方法不同,可分為室溫硫化氟硅橡FSFS膠(RTV)和熱硫化氟硅橡膠(HTV)

2、兩大類型,本文重點(diǎn)介紹的是熱硫化型氟硅橡膠,其國內(nèi)外主要品級見表1所示。表1熱硫化型氟硅橡膠的主要品級種類生膠品級LS2420FE2801、2802、2803)LS2422(LS22323密度/(gcm23)外觀透明半透明半透明半透明半透明半透明紅色白色淡黃色白色淡黃色淡黃色-生產(chǎn)國家美國中國美國(前蘇聯(lián))美國美國美國前蘇聯(lián)美國(日本)美國(日本)美國美國(日本)美國日本美國美國(日本)美國美國美國備注分子量40130萬母膠LS2422/S2432S26561混煉膠250、100LS253U(FE2251U)LS263U(FE2261U)LS22249ULS22311U(FE2271U)LS2

3、2332UFE2351U、341U、371U、381ULS22370ULS22380U(FE2271U)LS270LSQ422840、2860733142高強(qiáng)度共混膠與二甲基硅氧烷共聚硬度55硬度60,工藝性能改進(jìn)硬度55,高抗撕硬度7080,高模量硬度50,高強(qiáng)度、高抗撕硬度4070,高強(qiáng)度、高抗撕低溫性能優(yōu)良低壓縮永久變形高強(qiáng)度粘合RTVFS銀灰色紅色1氟硅橡膠的重要特性1.1耐油、耐溶劑、耐化學(xué)藥品氟硅橡膠與甲基乙烯基硅橡膠相比,其耐油、耐溶劑、耐化學(xué)藥品極其優(yōu)良。即使與氟橡膠相比,耐油、耐溶劑也是良好的。在相同介質(zhì)、溫度、時間下,氟硅橡膠被浸漬后均顯示出了優(yōu)良的耐久性能,可以說是在26

4、8232下耐非極性介質(zhì)的唯一的一種彈性體。氟硅橡膠耐含甲醇汽油也比較好,即使在汽油/甲醇(85vol%/15vol%)混合體系中,硬度、拉伸強(qiáng)度、體積變化都很小,經(jīng)500h長時間的浸漬試驗(yàn),其結(jié)果幾乎沒什么變化。1.2耐熱性能氟硅橡膠的高溫分解與硅橡膠一樣。即:2006年第21期橡膠科技市場(1)側(cè)鏈氧化;(2)主鏈斷裂;(3)側(cè)鏈熱分解和引5起各種復(fù)合反應(yīng)。由于分解產(chǎn)物也會引起主鏈斷裂,所以耐熱性能通常比硅橡膠要差一些,在200的溫度下已開始氧化老化。但通過添加鐵、硅橡膠一樣,硫化膠的機(jī)械強(qiáng)度(特別是撕裂強(qiáng)度)比較低,因此改善和提高氟硅橡膠的強(qiáng)度也就成了一個重要的研究課題。美國道康寧公司很早

5、就開發(fā)出了高強(qiáng)度、高抗撕氟硅橡膠(LS22332U)。我國對高性能氟硅橡膠的研究主要集中在20世紀(jì)80年代初,盡管從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用研究都取得了一定的進(jìn)展,但與國外相比還存在著不小的差距。日本信越化學(xué)工業(yè)公司在原來的基礎(chǔ)上,現(xiàn)FE301系列。MPa,撕裂強(qiáng)-.6鈦、稀土類氧化物等少量的熱穩(wěn)定劑便可使其獲得顯著的改善,即使在250高溫下也具有足夠的耐熱性能。溫度對氟硅橡膠的影響比硅橡膠大,但比氟橡膠小。當(dāng)溫度超過100時比氟橡膠顯示出更加優(yōu)良的物性(拉伸強(qiáng)度)。國外還研究了氟硅橡膠在高溫下的使用壽命(150×2000h、175×5000h、200×4000h),其結(jié)果

6、僅次于甲基乙烯基硅橡膠。為是氟硅橡膠中2亞1.3耐寒性能與普通硅橡膠一樣,的低溫性能。由于氟硅橡膠是以柔軟的Si-O為主鏈,所以低溫特性優(yōu)于以C-C為主鏈的氟橡膠。LS22370U的低溫特性更好,脆性溫度低達(dá)289,而一般的氟橡膠約為230。1.4電性能、耐輻射性能,即使暴露5年后,仍可保持良好的性能。臭氧是彈性體老化時生成最多的氣體之一,但氟硅橡膠通過動態(tài)或靜態(tài)試驗(yàn)后,未發(fā)現(xiàn)龜裂或裂紋的現(xiàn)象。此外,氟硅橡膠的防霉、生理惰性、抗凝血也是十分良好的。2氟硅橡膠的加工工藝2.1混煉氟硅橡膠的電性能與普通硅橡膠相近,但特別可貴之處是在高溫、低溫、潮濕、油、溶劑、化學(xué)藥品、臭氧等苛刻條件下的變化很小,

7、其電性能見表2所示。表2氟硅橡膠的電性能性能LS253LS26313.87.46.20.070.0405×10-13氟硅橡膠雖屬固體,但可塑性高,不需塑煉,可直接采用開煉機(jī)或密煉機(jī)進(jìn)行混煉。設(shè)備的選擇可根據(jù)膠料批量的大小而定。小批量可采用開煉機(jī)混煉,大批量生產(chǎn)時則應(yīng)采用密煉機(jī)進(jìn)行混煉。當(dāng)采用開煉機(jī)混煉時,除需要配備膩?zhàn)拥丁⒐文z板等輔助工具外,還應(yīng)在開煉機(jī)輥筒上方裝備防塵或抽風(fēng)裝置,以減少白炭黑的飛揚(yáng)。氟硅橡膠的混煉最好是采用專用的設(shè)備,不得有其他雜質(zhì)或膠粒混入。混煉溫度應(yīng)控制在40以下,操作時最好開足冷卻水。其加料順序?yàn)?生膠(甲基乙烯基氟硅橡膠)白炭黑+結(jié)構(gòu)控制劑+集中交聯(lián)劑倒膠、

8、薄通5次熱處理(鼓風(fēng)烘箱)過濾返煉熱穩(wěn)定劑+著色劑+交聯(lián)劑薄通810次出片、停放12h以上待用。6橡膠科技市場2006年第21期自然冷卻,停放時間在12h以上。2.3過濾對擠出制品、壓延制品、涂膠制品、膜片制品來講,機(jī)械雜質(zhì)和未分散的配合劑粒子是導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題的主要因素之一。因此,對上述制品使用的膠料必須進(jìn)行過濾。過濾可采用專用的濾膠機(jī),也可用普通擠出機(jī)替代。在對膠料進(jìn)行過濾時,機(jī)筒、螺桿的溫度應(yīng)控制到最低。濾網(wǎng)規(guī)格以80120目為宜,對特殊要求的膠料可采用2002.4、可塑性降,。返煉操作在開煉,輥距由大到小,待膠料包輥后通過幾次倒膠(直至表面光滑、平整),即可打卷出片。膠料返煉應(yīng)適可

9、而止,返煉不足,膠料柔軟性差、表面不平整;而返煉過度,則膠料表面會發(fā)粘,不利于操作,特別對氟硅橡膠更是如此。不過,膠料的質(zhì)量問題有時也可能是其它原因引起的。因此,在出現(xiàn)異常現(xiàn)象時可參照表3的方法進(jìn)行處理。當(dāng)采用密煉機(jī)混煉時,不但可提高生產(chǎn)效率,降低勞動強(qiáng)度,而且還能夠減少白炭黑的飛揚(yáng)和改善操作環(huán)境。密煉機(jī)混煉的加料順序基本上與開煉機(jī)相似,但對加料間隔時間的要求并不嚴(yán)格。每批膠料的混煉時間約為818min,2L密煉機(jī)的填充系數(shù)應(yīng)控制在0.70.75的范圍比較適宜。排膠溫度與填料的種類有關(guān),當(dāng)填料是非補(bǔ)強(qiáng)性填充劑或沉淀法白炭黑時,排膠溫度約為50;當(dāng)填料為氣相法白炭黑時,排膠溫度約為70。其膠料可

10、在開煉機(jī)上下片。2.2熱處理當(dāng)采用未經(jīng)表面改性的氣相法白炭黑作補(bǔ)強(qiáng)劑時,膠料中必須加入結(jié)構(gòu)控制劑硅二醇、在膠料中的作用。熱處理的目的主要在于:(1)使結(jié)構(gòu)控制劑與白炭黑進(jìn)一步結(jié)合;(2)消除低分子揮發(fā)物,以避免產(chǎn)生氣泡、消耗硫化劑和影響硫化膠性能(特別是壓縮永久變形)。一般來講,熱處理的條件為160200×11.5h。膠料經(jīng)熱處理后應(yīng)表3氟硅橡膠膠料常見問題及其對策問題膠料含有未分散的粒子膠料中含有微小膠粒,膠片表面不光滑返煉時膠料成碎渣,難于返煉膠料返煉時粘輥,表面發(fā)粘,出現(xiàn)皺紋顏料分散不均勻原因(1)生膠或配合劑在存放時混入雜質(zhì);(2)膠料在制備或存放時混入雜質(zhì)(1)混煉時有微量

11、交聯(lián)劑混入,熱處理后部分交聯(lián);(2)將未返煉好的膠塊混入返煉好的膠對策(1)妥善保管原材料,配合劑研磨、過篩;(2)保持操作環(huán)境清潔,嚴(yán)格按工藝規(guī)程操作,妥善存放膠料;(3)對膠料進(jìn)行過濾或薄通。(1)混煉前用酒精擦拭輥筒和擋板及操作器具;(2)返煉時逐漸縮小輥距,防止擠壓成膠塊;(3)過濾;(4)停放一段時間后,重新返煉或薄通。(1)選用最佳的結(jié)構(gòu)控制劑,并進(jìn)行熱處理;(2)膠料存放溫度過高,縮短返煉時間;(3)選用低活性交聯(lián)劑,返煉時開足冷卻水。(1)返煉時開足冷卻水,縮短返煉時間;(2)存放時間盡可能不要超過一個月。(1)著色劑研磨、過篩;(2)制成著色劑母料添加;(3)薄通、過濾。料中

12、。(1)膠料存在結(jié)構(gòu)化現(xiàn)象;(2)膠料出現(xiàn)焦燒。(1)返煉時溫度過高;(2)返煉過度;(3)存放時間過長。(1)著色劑顆粒太粗;(2)添加方法不當(dāng)。2.5半成品擠出工藝是制造膠管、膠繩、膠條、電線電纜包覆等半成品的成型方法。氟硅橡膠膠料柔軟、擠出工藝性能較好,但擠出半成品易變形和粘連,擠出后應(yīng)及時采用滑石粉隔離并盡快硫化,停放時間不要太長。擠出前若發(fā)現(xiàn)膠料過軟、擠出半成品挺性太差的話,應(yīng)及時添加35份氣相法白炭黑。氟硅橡膠的擠出設(shè)備、擠出過程與其他橡膠基本相似,一般采用30mm或65mm的單螺桿擠出機(jī),螺桿長徑比以1012:1、壓縮比以215:1為宜。在擠出時,膠料應(yīng)在開煉機(jī)上進(jìn)行充分返煉。操

13、作溫度以室溫為宜,機(jī)身、機(jī)筒必須通冷卻水。對于復(fù)合制品(如電線電纜)的擠出,在擠出機(jī)上需配置復(fù)合機(jī)頭或“T”型機(jī)頭。擠出2006年第21期橡膠科技市場7口型、芯子可根據(jù)產(chǎn)品尺寸進(jìn)行設(shè)計加工,但在設(shè)計時需考慮到膠料膨脹率的大小,氟硅橡膠的膨脹率比普通橡膠要小一些。采用壓延工藝可以制造純膠薄制品和織物復(fù)合制品。要求膠料應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、較小的收縮率和適宜的可塑度,膠片表面要光滑、平整。為改善半成品的壓延工藝性能,在膠料中加入少量的聚四氟乙烯粉(5份左右)是非常有效的。壓延設(shè)備可采用立式三輥壓延機(jī)。在實(shí)際操作過程中,上輥溫度應(yīng)控制在50以下,中輥保持在20左右,下輥要用水冷卻。中輥轉(zhuǎn)速固定,下輥轉(zhuǎn)速與中輥速度相同,于中輥轉(zhuǎn)速,中、11為宜,60300cm,先以低速(3060cm)調(diào)整中、下輥距,以保持壓延厚度。然后,再調(diào)整至正常速度(每分鐘150300cm)。墊布(聚酯薄膜)應(yīng)以從中、下輥縫間通過,其縫隙間應(yīng)保持一定的堆積膠,以使膠片與墊布緊密結(jié)合。在進(jìn)行貼膠或擦膠