橡胶发泡生产工艺控制和配方设计要素

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橡胶发泡生产工艺控制和配方设计要素

2023-03-10 06:11| 来源: 网络整理| 查看: 265

1、塑炼工艺

生胶的可塑度直接影响孔眼的大小和密度。可塑度愈大,则胶料柔软性大,发孔容易,孔眼大,密度小;可塑度愈小,则正好相反,但如果塑炼过度或不足,则会影响发孔。一般多孔橡胶的可塑度以0.50~0.60(威氏)为宜。

2、混炼工艺

发孔剂要均匀地分散到胶料中去,以便得到孔眼大小和分散均匀的多孔橡胶。炼胶时辊温不能过高,以免造成胶料早期发孔。混炼顺序一般是:先加促进剂,然后加填充剂、软化剂和硫磺,发泡剂最后加入,或在加硫磺之前加入。若采用发泡助剂时,应先加入发泡助剂,然后加入发泡剂。如先加入发泡剂或一并加入,则会影响发孔结构,并会使发孔率下降。为了使发泡剂分散均匀,可将发泡剂和软化剂制成膏状混合物加入胶中。

3、胶料停放

胶料停放一段时间,以消除胶料在炼胶中所受的应力,防止海绵在硫化后发生收缩和变形。但停放时间不能长,一般为12~20h,停放过长会影响发孔。胶料应停放在尽可能低的温度下。

4、发孔和时间

发孔过程和胶料前期硫化往往是在同一温度条件下进行的。在温度低于发泡剂分解温度时,发泡剂不能解出气体,而硫化过程仍然进行。因此,胶料仅硫化而不发泡。在高温时,发泡剂剧烈分解,产生大量气体,发孔速度大于硫化速度,此时膨胀大,孔眼大而不均且气体易逸出。因此,温度要严格控制。在平板硫化机上进行硫化,发孔过程中平板压力要大于胶料发孔时产生的压力,正硫化应处在胶料完全发孔的实际,以便获得最佳质量。

1、海绵橡胶对胶料的要求(门尼粘度30~50)

1.1、胶料应具有较高的可塑度,它影响到多孔橡胶孔眼的大小和密度;

1.2、海绵橡胶的发孔速度和硫化速度要尽量一致,当开始发孔时,胶料已初步硫化,以使孔壁有一定的强度,以免气体冲破孔壁形成开孔。如果发孔速度慢于硫化速度时,则孔眼小,表面胶层厚;若硫化速度慢于发孔速度时,则发孔大,不均匀及表皮较薄,这是影响多孔橡胶质量好坏的关键因素;

1.3、胶料在发孔时,其内部压力应大于外表压力,否则发布起来;

1.4、胶料的传热性要好,可使内外发孔均匀及硫化程度一致;

1.5、橡胶孔眼的结构类型大体上决定于发泡产生气体时橡胶的透气性,如透气性低时,制得的时闭孔橡胶;相反,如透气性高时,则制得的是开孔橡胶。

2、配方设计要点

2.1、生胶的选择

一般,NR和各种合成橡胶都可用于制造海绵橡胶,如要求耐磨性好的多孔橡胶,最好采用高苯乙烯、聚氨酯橡胶;要求耐油的,最好选用CR和NBR;要求耐热的,最好选用丁基橡胶、EPDM和MVQ;要求耐寒的,选用NR和顺丁橡胶;要求耐酸碱的,最好选用SBR、CR。

2.2、硫化体系

根据生胶品种选定硫化体系,因多孔橡胶配方中有发泡剂,所以,选用的促进剂、交联剂等对发泡剂应具有稳定性,不能使发泡剂分解。还有,促进剂应不影响和干扰有色多孔橡胶的色泽,也不应使胶料有早期硫化现象,应使胶料具有良好的耐老化性。一般常用的促进剂有M、DM、D和醛胺缩合物等。活性剂为氧化锌4~5份,硬脂酸3~5份。

2.3、发泡剂

分为化学、物理发泡剂两大类。常用的化学发泡剂主要有无极和有机两类。无极发泡剂主要包括NaHCO3、ANCO3、亚硝酸钠等。对发泡剂的要求是:(1)、硫化时放出的气体量要大以免陷塌,填充孔穴;

(2)、发泡剂的分解温度与胶料的硫化温度相适应;

(3)、在胶料中的分散性要好;

(4)、它所分解出的气体应无毒、无臭、无污染、无变色。

发泡剂和硫化体系都直接影响孔眼结构类型。若要获得开孔结构,可用小苏打为发泡剂,他在预成型阶段就获得开孔结构,因此孔腔在尚未牢固的情况下,即遭到破坏,形成开孔。反之要制造闭孔橡胶则选用分解温度较高的发泡剂,此时孔壁已具有足够的强力以阻止气体膨胀穿破,如发泡剂H等。

2.4、填充体系

所有填充剂都会给橡胶发孔带来困难,若大量填充能使胶料透气性下降,影响发孔。但使用填充剂可提高制品的硬度,使之有较好的挺性,防止孔眼在使用中塌陷。因此,多采用非补强型填充剂,对NR来说最适宜的有CaCO3、陶土等,通常不使用CB和碳酸镁等。

2.5、软化体系

由于软化剂能降低胶料粘度,使胶料柔软,故可提高发孔率和增加多孔橡胶的柔软性,同时还改善胶料的工艺性能,防止胶料中某些配合剂的喷出。常用的有凡士林、SA、古马隆、油膏等,一般用量20~50份。随软化剂用量增加,拉伸强度、撕裂强度下降,当配合量由10份增加至50份时,拉伸强度下降20%~40%,定伸应力下降1.5~2MPa,撕裂强度下降15~20KN/m。此外,用量大时,弹性和压缩永久变形、老化性能变坏。

2.6、防护体系

橡胶发孔后,因表面积增大而易老化,所以多孔橡胶配方中防老剂用量要比一般胶料用量多2~3倍。

一般黑色多孔橡胶用防老剂A、D、4010等;浅色多孔橡胶则采用不变色的防老剂DOD、2246、SP、MB、RD等。

作为功能性高分子材料,随着科学技术的发展,发泡橡胶制品的用途会越来越广泛。在以后的研发过程中应注意以下问题:(1)研发用节能、低公害的发泡剂制作发泡橡胶制品;(2)在发泡剂中碳酸氢钙类无机发泡剂安全卫生,应在与有机发泡剂的并用中加大其用量;(3)解决硫化速率与发泡相匹配的问题仍将是发泡制品研发的重点;(4)发泡工艺的研究也不容忽视。



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