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硅橡胶(Silicone Rubber)的性能和加工

硅橡胶(Silicone Rubber)的性能和加工

       硅橡胶属合成聚合物,独特的分子结构形成了硅原子和氧原子交替的主链,这一结构链类似石英等矿物的结构链。与其他弹性体相比,硅橡胶具有优异的耐热性能。两种催化剂体系常用于进行硅氧烷交联:过氧化物(自由基)体系和白金(加成硫化)体系。早期硅橡胶用过氧化物作为催化剂以促进硅氧烷固化,但过氧化物反应会在橡胶中留下酸性残渣。虽然现在仍然使用过氧化物,但是加成硫化的白金催化型橡胶已被生产商广泛接受,主要是因为固化速度快,不存在过氧化物喷霜现象。当各种必须的组分混合之后,形成的混合物可即刻进入固化工序。除了高稠度(纯胶料)硅橡胶(亦是通过氧化物固化材料的一种形式)之外,还有液态硅橡胶(LSR)形态的加成硫化硅橡胶。

1  性能

硅橡胶具有稳定的硅氧化学结构,能赋予弹性体独特的性能,包括生物相容性,优异的耐高温、耐化学性能,优良的机械电气性能,天然透明度和半透明度。大量试验证明,与其他弹性体相比,硅橡胶表现出与人体组织和体液的优异相容性,植入体内时组织反应极低。硅橡胶无色无味,不会助长**繁殖,亦不会玷污或腐蚀其他材料。作为医用产品,硅橡胶配方符合FDA、ISO和三组分生物相容性指南。与绝大多数弹性体相比,硅橡胶能承受极广的温度范围,经历-60-260℃的温度变化时仍能保持稳定,而且可通过EtO气体、γ射线或E射线辐射、蒸煮和其他方法进行**处理。硅橡胶能承受水和多种化学剂腐蚀,包括某些酸性物质、氧化性化学剂、氨水和异丙醇。但是,硅橡胶不能与浓缩性酸或溶剂混用。硅橡胶撕裂强度(250ppi)和拉伸强度(1500psi)较高,伸长率(1250%)和柔软性能优良,加压变形率低。柔软型硅橡胶能永远保持其柔软性,增强凝胶型硅橡胶的硬度是*低的。硅橡胶在电气应用中具有优异的绝缘性能和功能性,使所有可比材料望尘莫及。硅橡胶在极端温度中能保持绝缘作用和介电强度,能耐远远超过了传统绝缘材料的能力范围。

2  加工

硅橡胶通常用三种主要模塑方式:液体注塑(LIM)、模压和挤出。LIM经常用于批量生产,与其他模塑方法相比,LIM采用较低的压力(250-2000psi)和较高的温度(110-250℃)。模压和挤出则采用较高的压力(2000-8000psi)和较低的温度(90-180℃)。在模压过程中必须严格控制温度、压力和时间。温度应高低适宜,允许气体全部溢出,防止模腔内出现空洞和溢料。

LIM在硅橡胶生产中具有诸多优点,包括清洁度和速度。在注塑过程中,泵送系统在全封闭状态下将两种组分的液体硅橡胶(催化剂和交联剂)直接泵入混合机内进行均化,然后泵入模腔中。在高温下,硅橡胶在模腔中快速实现模塑和硫化(固化)。注射仅需3-10s,模塑和硫化则需要10-90s或更长的时间才能完成,具体根据注射重量和部件的*终厚度而定。LIM采用封闭式流程,可大幅度减少污染。而且,由于采用一步式自动流程,可保证部件质量连续一致,减少差异现象或人为错误。还有其他优点,例如:可减少材料准备所需的人力,降低注射压力,加快周期速度,实现系统全自动。

与LIM不同的是模压和挤出法耗费较多人力,需要在双辊开炼机中进行单独预混。而且,两种方法必须在低温下进行,因此运行周期更长。由于固化速度缓慢,在生产隔膜、瓶盖、O形密封件和其他产品时,大型模具通常采用100多个模腔。在模压过程中,液压活塞向橡胶施压,使之通过浇口注入模腔。高稠度硅橡胶可通过挤出生产出多种管材和型材(一般来说,液体橡胶不能采用挤出法)。挤出流程开始时,将双组分纯胶料(催化剂和交联剂)在双辊开炼机上混合。共混之后生产出均匀的混合物,然后制成条状连续喂入挤出机中,通过变速螺杆喂料装置在口型处保持合适的压力。挤出后,管件通过热风硫化炉,以热空气或辐射热对产品进行固化。挤出法可生产多种直径的单腔、多腔和共挤软管。硅橡胶还可制成夹具垫圈、密封圈、拉条、标记等型材或非圆形断面板材。条状或不透明材料具有防X射线穿透的特点,能增强产品视觉效果。


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