1、硅橡膠配方設(shè)計(jì),1,2,硅橡膠：是一種兼具無(wú)機(jī)和有機(jī)性質(zhì)的高分子彈性材料，其分子主鏈由硅原子和氧原子交替組成(SiOSi)。,1、簡(jiǎn) 介,2,2020/7/11,側(cè)鏈：可以是甲基、乙烯基、苯基或其它有機(jī)基團(tuán)，這種低不飽和度的分子結(jié)構(gòu)使硅橡膠具有優(yōu)良的耐熱老化性、耐候老化性、耐紫外線和臭氧侵蝕。,1、簡(jiǎn) 介,3,2020/7/11,分子鏈的柔韌性大，分子鏈之間的相互作用力弱，這些結(jié)構(gòu)特征使硫化膠柔軟而富有彈性，但物理性能較差。,1、簡(jiǎn) 介,4,2020/7/11,硅橡膠發(fā)展于20世紀(jì)40年代，國(guó)外最早研究的品種是二甲基硅橡膠，1944年前后由美國(guó)投入生產(chǎn)。 我國(guó)在60年代初期研究成功并投入工業(yè)化

2、生產(chǎn)。,1、簡(jiǎn) 介,5,2020/7/11,現(xiàn)在生產(chǎn)硅橡膠的國(guó)家除美國(guó)和我國(guó)外，還有英國(guó)、日本、俄羅斯和德國(guó)等，品種牌號(hào)有1000多種。,1、簡(jiǎn) 介,6,2020/7/11,硅橡膠按其硫化機(jī)理不同可分為熱硫化型、室溫硫化型和加成反應(yīng)型三大類。,2、分類和特性,1、分類,7,2020/7/11,在所有橡膠中，硅橡膠的工作溫度范圍最廣闊：-100350。,2、分類和特性,2、特性,(1)耐高、低溫性,8,2020/7/11,乙烯基硅橡膠，經(jīng)250數(shù)千小時(shí)熱空氣老化后仍能保持彈性； 低苯基硅橡膠硫化膠，經(jīng)350數(shù)百小時(shí)熱空氣老化后仍能保持彈性。,2、分類和特性,9,2020/7/11,硅橡膠用于火箭

3、噴管內(nèi)壁防熱涂層時(shí)，能耐瞬時(shí)數(shù)千度的高溫。 硅橡膠在高溫下連續(xù)使用壽命見(jiàn)表1。,2、分類和特性,10,2020/7/11,11,2020/7/11,耐臭氧老化、耐氧老化、耐光老化和耐候老化性能非常優(yōu)異，硅橡膠硫化膠在自由狀態(tài)下置于室外曝曬數(shù)年后，性能無(wú)顯著變化。,2、特性,(2)耐老化,12,2020/7/11,硅橡膠硫化膠的電絕緣性能在受潮、頻率變化或溫度升高時(shí)變化較小，燃燒后生成的二氧化硅仍為絕緣體。,2、特性,(3)電絕緣性能,13,2020/7/11,它的耐電暈性和耐電弧性極好，耐電暈壽命是聚四氟乙烯的1000倍，耐電弧壽命是氟橡膠的20倍。,2、特性,(3)電絕緣性能,14,2020

4、/7/11,此外，硅橡膠分子結(jié)構(gòu)中碳原子少，而且不用炭黑作填料，因此在電弧放電時(shí)不易發(fā)生焦燒，在高壓場(chǎng)合使用十分可靠。,2、特性,(3)電絕緣性能,15,2020/7/11,硅橡膠的表面能比大多數(shù)有機(jī)材料小，具有低吸濕性，長(zhǎng)期浸于水中吸水率僅為1%左右，物理性能不下降，防霉性能良好，與許多材料不發(fā)生粘合，可起隔離作用。,(4)特殊的表面性能和生理惰性,16,2020/7/11,硅橡膠無(wú)味、無(wú)毒，對(duì)人體無(wú)不良影響，與機(jī)體組織反應(yīng)輕微，具有優(yōu)良生理惰性和生理老化性。,2、分類和特性,2、特性,(4)特殊的表面性能和生理惰性,17,2020/7/11,硅橡膠和其它高分子材料相比，具有良好的透氣性，室

5、溫下對(duì)氮?dú)?、氧氣和空氣的透過(guò)量比NR高3040倍，對(duì)氣體滲透具有選擇性，如對(duì)二氧化碳透過(guò)性為氧氣的5倍左右。,(5)高透氣性,18,2020/7/11,硅橡膠分子結(jié)構(gòu)的特性使它具有優(yōu)良的生物醫(yī)學(xué)性能，大量動(dòng)物和人體試驗(yàn)的成功應(yīng)用證明了這一點(diǎn)。,2、特性,(6)生物醫(yī)學(xué)性能,19,2020/7/11,熱硫化型硅橡膠：指相對(duì)分子質(zhì)量高(40萬(wàn)60 萬(wàn))的硅橡膠，采用有機(jī)過(guò)氧化物作硫化劑，經(jīng)過(guò)加熱使有機(jī)過(guò)氧化物分解產(chǎn)生游離基，并與橡膠的有機(jī)側(cè)基形成交聯(lián)，從而獲得硫化膠。,3、熱硫化型硅橡膠,20,2020/7/11,熱硫化型硅橡膠是應(yīng)用最早的一類橡膠，發(fā)展至今已有許多品種，按化學(xué)組成不同分為以下7種

6、:,3、熱硫化型硅橡膠,1、品種及特性,21,2020/7/11,二甲基硅橡膠：簡(jiǎn)稱甲基硅橡膠，是硅橡膠中最老的品種，在-60250溫度范圍內(nèi)能保持良好彈性。,(1)二甲基硅橡膠,1、品種及特性,22,2020/7/11,由于存在硫化活性低、工藝性能差、厚壁制品在二段硫化時(shí)易發(fā)泡、高溫壓縮變形大等缺點(diǎn)，目前除少量用于織物涂覆外，已被甲基乙烯基硅橡膠替代。,(1)二甲基硅橡膠,23,2020/7/11,甲基乙烯基硅橡膠：簡(jiǎn)稱乙烯基硅橡膠，是由二甲基硅氧烷與少量乙烯基硅氧烷共聚而成，乙烯基摩爾分?jǐn)?shù)一般為 0.0010.003。,3、熱硫化型硅橡膠,(2)甲基乙烯基硅橡膠,24,2020/7/11,

7、少量不飽和乙烯基的引入，使其硫化工藝及成品性能，特別是耐熱老化性和高溫抗壓縮變形有很大改善。,3、熱硫化型硅橡膠,(2)甲基乙烯基硅橡膠,25,2020/7/11,在硅橡膠生產(chǎn)中，甲基乙烯基硅橡膠產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣、品種牌號(hào)最多，除大量應(yīng)用的通用型膠料外，各種專用型硅橡膠和具有加工特性的硅橡膠也都以其為基礎(chǔ)進(jìn)行加工配合。,(2)甲基乙烯基硅橡膠,26,2020/7/11,甲基乙烯基苯基硅橡膠：簡(jiǎn)稱苯基硅橡膠，是在乙烯基硅橡膠的分子鏈中引入二苯基硅氧烷鏈節(jié)(或甲基苯基硅氧烷鏈節(jié))而制成的。,3、熱硫化型硅橡膠,(3)甲基乙烯基苯基硅橡膠,27,2020/7/11,當(dāng)苯基摩爾分?jǐn)?shù)為0.050.10

8、時(shí)，統(tǒng)稱為低苯基硅橡膠，此時(shí)橡膠的硬化溫度降到最低值(-115)，使其具有最佳的耐低溫性能，在-100以下仍具有彈性。,(3)甲基乙烯基苯基硅橡膠,28,2020/7/11,隨著苯基摩爾分?jǐn)?shù)的增大，分子鏈的剛性也增大，其結(jié)晶溫度反而上升。,3、熱硫化型硅橡膠,(3)甲基乙烯基苯基硅橡膠,29,2020/7/11,苯基摩爾分?jǐn)?shù)在0.150.25時(shí)，統(tǒng)稱為中苯基硅橡膠，具有耐燃特點(diǎn)。,3、熱硫化型硅橡膠,(3)甲基乙烯基苯基硅橡膠,30,2020/7/11,苯基摩爾分?jǐn)?shù)在0130以上時(shí)，統(tǒng)稱為高苯基硅橡膠，具有優(yōu)良的耐輻射性能。,3、熱硫化型硅橡膠,(3)甲基乙烯基苯基硅橡膠,31,2020/7/

9、11,苯基硅橡膠應(yīng)用在耐低溫、耐燒蝕、耐高能輻射、隔熱等場(chǎng)合。中苯基和高苯基硅橡膠由于加工困難，物理性能較差，生產(chǎn)和應(yīng)用受到一定限制。,3、熱硫化型硅橡膠,(3)甲基乙烯基苯基硅橡膠,32,2020/7/11,甲基乙烯基三氟丙基硅橡膠：簡(jiǎn)稱氟硅橡膠，是在乙烯基硅橡膠的分子鏈中引入氟代烷基(一般為三氟丙基)，具有優(yōu)良的耐油、耐溶劑性能。,3、熱硫化型硅橡膠,(4)甲基乙烯基三氟丙基硅橡膠,33,2020/7/11,亞苯基硅橡膠和亞苯醚基硅橡膠：是在分子鏈中含有亞苯基或苯醚基鏈節(jié)的新品種硅橡膠，是為適應(yīng)核動(dòng)力裝置和導(dǎo)航技術(shù)的要求而發(fā)展起來(lái)的。,3、熱硫化型硅橡膠,(5)亞苯基硅橡膠和亞苯醚基硅橡膠

10、,34,2020/7/11,其主要特性是拉伸強(qiáng)度較高，耐 射線、耐高溫(300以上)，但耐寒性不如低苯基硅橡膠。,3、熱硫化型硅橡膠,(5)亞苯基硅橡膠和亞苯醚基硅橡膠,35,2020/7/11,主要是在分子鏈中引入含有甲基-腈乙基硅氧鏈節(jié)或甲基-腈丙基硅氧鏈節(jié)的一種彈性體，其主要特點(diǎn)與氟硅橡膠相似，即耐油、耐溶劑并具有良好的耐低溫性能。,(6)腈硅橡膠,36,2020/7/11,但由于在聚合條件下存在引起腈基水解的因素，因此生膠的重復(fù)性差，其應(yīng)用發(fā)展受到一定限制。,3、熱硫化型硅橡膠,(6)腈硅橡膠,37,2020/7/11,在分子主鏈上含有十硼烷籠形結(jié)構(gòu)的一類新型硅橡膠，具有高度的耐熱老化

11、性，可在400下長(zhǎng)期工作，而在-54下仍能保持彈性。,(7)硅硼橡膠,38,2020/7/11,適于在高速飛機(jī)及宇宙飛船中作密封材料，但膠料的工藝性能和硫化膠的彈性都很差，而且碳硼的合成十分復(fù)雜，毒性大，成本昂貴。,3、熱硫化型硅橡膠,(7)硅硼橡膠,39,2020/7/11,熱硫化型硅橡膠以生膠或硫化膠形式出售，一般配制成具有各種特性的膠料供用戶選擇，按特性不同可分成下列幾類:,3、熱硫化型硅橡膠,40,2020/7/11,(1)通用型(一般強(qiáng)度型)：由乙烯基硅橡膠與補(bǔ)強(qiáng)劑等組成，硫化膠物理性能屬中等，是用量最大、通用性最強(qiáng)的一類膠料。,3、熱硫化型硅橡膠,41,2020/7/11,(2)高

12、強(qiáng)度型：采用乙烯基硅橡膠或低苯基硅橡膠，以比表面積較大的白炭黑作補(bǔ)強(qiáng)劑，并通過(guò)加入適宜的加工助劑和特殊添加劑等，綜合性配合，改進(jìn)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，提高撕裂強(qiáng)度。,3、熱硫化型硅橡膠,42,2020/7/11,(3)耐高溫型：采用乙烯基硅橡膠或低苯基硅橡膠作為生膠，補(bǔ)強(qiáng)劑的種類和耐熱添加劑經(jīng)適當(dāng)選擇，可制得耐300350高溫的硅橡膠。,3、熱硫化型硅橡膠,43,2020/7/11,(4)低溫型：采用低苯基硅橡膠作為生膠體系，脆性溫度達(dá)-120，在-90下仍具有彈性。,3、熱硫化型硅橡膠,44,2020/7/11,(5)低壓縮永久變形型：主要采用乙烯基硅橡膠，以有機(jī)過(guò)氧化物作硫化劑，當(dāng)壓縮率為30%時(shí)，在

13、150下壓縮2472h后的永久變形為7.015%(普通硅橡膠為20%30%)。,3、熱硫化型硅橡膠,45,2020/7/11,(6)電線、電纜型：主要采用乙烯基硅橡膠，選用電絕緣性能良好的氣相法白炭黑為補(bǔ)強(qiáng)劑，具有良好的擠出工藝性能。,3、熱硫化型硅橡膠,46,2020/7/11,(7)耐油、耐溶劑型：主要采用氨硅橡膠，一般分為通用型和高強(qiáng)度型兩大類。,3、熱硫化型硅橡膠,47,2020/7/11,(8)阻燃型：采用乙烯基硅橡膠，添加含鹵或鉑化合物作阻燃劑組成的膠料，具有良好的抗燃性。,3、熱硫化型硅橡膠,48,2020/7/11,(9)導(dǎo)電型：采用乙烯基硅橡膠，以乙炔炭黑或金屬粉末作填料，選

14、擇高溫硫化或加成型硫化方法，可得到體積電阻率為2.0100cm 的硅橡膠。,3、熱硫化型硅橡膠,49,2020/7/11,(10)熱收縮型：乙烯基硅橡膠中加入具有一定熔融溫度或軟化溫度的熱塑性材料，通過(guò)控制生膠和配合劑的pH值，加入特殊添加劑制得，硅橡膠膠料的熱收縮率可達(dá)3550%。,3、熱硫化型硅橡膠,50,2020/7/11,(11)海綿型：在乙烯基硅橡膠中加入亞硝基化合物、偶氮和重氮化合物等有機(jī)發(fā)泡劑，可制得發(fā)泡均勻的海綿。,3、熱硫化型硅橡膠,51,2020/7/11,除此之外，國(guó)外尚有導(dǎo)熱型硅橡膠、熒光型硅橡膠及醫(yī)用級(jí)混煉膠等品種出售。 隨著硅橡膠用途的不斷開(kāi)發(fā)，膠料的品種牌號(hào)日漸增

15、多，過(guò)多的牌號(hào)會(huì)造成生產(chǎn)、貯運(yùn)和銷售工作的混亂。,3、熱硫化型硅橡膠,52,2020/7/11,有些廠已相應(yīng)地將多個(gè)品種分成幾種典型的基礎(chǔ)膠和幾種特性添加劑(包括顏料、硫化劑等)出售，使用者根據(jù)需要，按一定配方和混合技術(shù)分別配伍，即得最終產(chǎn)品。,3、熱硫化型硅橡膠,53,2020/7/11,這種方法不但使品種簡(jiǎn)單明了，而且生產(chǎn)批量大，質(zhì)量穩(wěn)定，成本降低，也提高了競(jìng)爭(zhēng)性。,3、熱硫化型硅橡膠,54,2020/7/11,熱硫化型硅橡膠的配合劑：主要包括補(bǔ)強(qiáng)劑、硫化劑和某些特殊的助劑，一般只需有56個(gè)組分即可組成實(shí)用配方，配方設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn):,4、配合,55,2020/7/11,(1) 硅橡膠為

16、飽和度高的生膠，通常不能用硫黃硫化，應(yīng)采用有機(jī)過(guò)氧化物作硫化劑，因此膠料中不得含有能與過(guò)氧化物分解產(chǎn)物發(fā)生作用的活性物質(zhì)，否則會(huì)影響硫化。,4、配合,56,2020/7/11,(2) 硅橡膠制品一般在高溫下使用，其配合劑應(yīng)在高溫下保持穩(wěn)定，通常選用無(wú)機(jī)氧化物作為補(bǔ)強(qiáng)劑。,4、配合,57,2020/7/11,(3)硅橡膠在微量酸或堿等化學(xué)試劑的作用下易引起硅氧鍵的裂解和重排，導(dǎo)致硅橡膠耐熱性的降低。因此在選用配合劑時(shí)必須考慮其酸堿性及過(guò)氧化物分解產(chǎn)物的酸性，以免影響硫化膠的性能。,4、配合,58,2020/7/11,對(duì)于使用溫度要求一般(-70250)的硅橡膠制品，可采用乙烯基硅橡膠，對(duì)制品的使

17、用溫度要求較高(-90300)時(shí)，可采用低苯基硅橡膠。,4、配合,生膠的選擇,59,2020/7/11,如果制品要求耐高低溫又需耐燃油或溶劑時(shí)，則應(yīng)當(dāng)采用氟硅橡膠作為生膠體系。,4、配合,生膠的選擇,60,2020/7/11,用于熱硫化硅橡膠的硫化劑主要包括有機(jī)過(guò)氧化物、脂肪族偶氮化合物、無(wú)機(jī)化合物和高能射線等，其中最常用的是有機(jī)過(guò)氧化物。,4、配合,硫化劑,61,2020/7/11,這是因?yàn)橛袡C(jī)過(guò)氧化物一般在室溫下比較穩(wěn)定，但在較高的硫化溫度下能迅速分解產(chǎn)生自由基，從而使硅橡膠產(chǎn)生交聯(lián)。,4、配合,硫化劑,62,2020/7/11,過(guò)氧化物按其活性高低可以分為兩類：一類是通用型，活性較高，對(duì)

18、各種硅橡膠均能起硫化作用；,4、配合,硫化劑,63,2020/7/11,過(guò)氧化物按其活性高低可以分為兩類：另一類是乙烯基專用型，因其活性較低，僅能夠?qū)蚁┗墓柘鹉z起硫化作用。,4、配合,硫化劑,64,2020/7/11,過(guò)氧化物的用量受生膠品種、填料類型和用量、加工工藝等多種因素的影響，只要能達(dá)到所需的交聯(lián)度，應(yīng)盡量少用硫化劑。,4、配合,硫化劑,65,2020/7/11,隨著乙烯基質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，過(guò)氧化物用量應(yīng)減小，膠漿、擠出制品及膠粘劑用膠料中過(guò)氧化物用量應(yīng)比模壓用膠料中的大。,4、配合,硫化劑,66,2020/7/11,某些場(chǎng)合下采用兩種過(guò)氧化物并用，可減小硫化劑用量，并可適當(dāng)降低硫化溫度，提高硫化效應(yīng)。,4、配合,硫化劑,67,2020/7/11,未經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)的硅橡膠硫化膠強(qiáng)度很低，只有0.3MPa左右，沒(méi)有實(shí)際使用價(jià)值，加入適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)劑可使硅橡膠的強(qiáng)度達(dá)到3.99.8MPa，這對(duì)提高硅橡膠的性能，延長(zhǎng)制品的使用壽命是極其重要的。,補(bǔ)強(qiáng)劑,68,2020/7/11,硅橡膠補(bǔ)強(qiáng)填充劑的選擇需考慮：(1)硅橡膠的高溫使用，(2)過(guò)氧化物硫化（特別是用有酸堿性