2016年8月30日星期二

矽膠制品和橡膠制品的區分方法


  矽膠制品是矽橡膠的一種,屬於單組分室溫硫化的液體橡膠制品。一旦暴露於空氣中,其中的矽烷單體就發生縮合,形成網路結構,體系交聯,不能熔化和溶解,有彈性,成橡膠制品態,同時粘合物體。其導熱性比一般的橡膠制品稍高,一旦固化,很難將粘合的物體分開。

  橡膠制品高彈性的高分子化合物。包括未經硫化的和已經硫化的品種。可分為天然橡膠制品和合成橡膠制品兩大類。天然橡膠由橡膠植物所得的膠乳經加工而成。合成橡膠制品由單體經聚合或縮聚而制得。未經硫化的橡膠制品俗稱生橡膠制品或生膠。已經硫化的橡膠制品稱做硫化橡膠制品,俗稱熟橡膠制品或橡皮。廣泛用於制造輪胎、膠管、膠帶、絕緣材料、膠鞋,以及其它橡膠制品制品等。

  矽膠制品是矽橡膠制品的一種,屬於單組分室溫硫化的液體橡膠制品。一旦暴露於空氣中,其中的矽烷單體就發生縮合,形成網路結構,體系交聯,不能熔化和溶解,有彈性,成橡膠制品態,同時粘合物體。其導熱性比一般的橡膠制品稍高,一旦固化,很難將粘合的物體分開。矽橡膠具有突出的耐高低溫性能,在—70℃—+260℃的溫度范圍內保持良好的使用彈性,耐臭氧、耐天候老化,宜作熱機械中的密封襯墊。無毒可制作絕熱、絕緣制品及醫用橡膠制品。

  橡膠制品高彈性的高分子化合物。包括未經硫化的和已經硫化的品種。可分為天然橡膠和合成橡膠兩大類。天然橡膠制品由橡膠制品植物所得的膠乳經加工而成。合成橡膠制品由單體經聚合或縮聚而制得。未經硫化的橡膠制品俗稱生橡膠制品或生膠。已經硫化的橡膠制品稱做硫化橡膠制品,俗稱熟橡膠制品或橡皮。廣泛用於制造輪胎、膠管、膠帶、絕緣材料、膠鞋,以及其它橡膠制品等。

2016年8月26日星期五

橡膠制品基本特性


  橡膠制品(rubber product)指以天然及合成橡膠為原料生產各種橡膠制品的活動,還包括利用廢橡膠再生產的橡膠制品。

  橡膠制品基本特性

  1.橡膠制品成型時,經過大壓力壓制,其因彈性體所俱備之內聚力無法消除,在成型離模時,往往產生極不穩定的收縮(橡膠的收縮率,因膠種不同而有差異) ,必需經過一段時間後,才能和緩穩定。所以,當一橡膠制品設計之初,不論配方或模具,都需謹慎計算配合,若否,則容易產生制品尺寸不穩定,造成制品品質低落。

  2.橡膠屬熱溶熱固性之彈性體,塑料則屬於熱溶冷固性。橡膠因硫化物種類主體不同,其成型固化的溫度范圍,亦有相當的差距,甚至可因氣候改變,室內溫濕度所影響。因此橡膠制成品的生產條件,需隨時做適度的調整,若無,則可能產生制品品質的差異。

  3、橡膠制品是由橡膠原料進行密煉機煉膠後制成的混煉膠作原材料,在煉膠時根據所需橡膠制品的特性而設計配方,並且定下所需要的產品硬度。產品制作成型由橡膠平板硫化機進行模壓成型。產品成型後最後進行飛邊處理,把產品表面處理光滑無毛刺。

2016年8月22日星期一

常用橡膠材質的優缺點



  天然橡膠 NR

  (Natural Rubber) 由橡膠樹采集膠乳制成,是異戊二烯的聚合物。具有很好的耐磨性、很高的彈性、扯斷強度及伸長率。在空氣中易老化,遇熱變粘,在礦物油或汽油中易膨脹和溶解,耐堿但不耐強酸。 優點:彈性好,耐酸堿。缺點:不耐候,不耐油(可耐植物油) 是制作膠帶、膠管、膠鞋的原料,並適用於制作減震零件、在汽車刹車油、乙醇等帶氫氧根的液體中使用的制品。

  丁苯膠 SBR

  (Styrene Butadiene Copolymer) 丁二烯與苯乙烯之共聚合物,與天然膠比較,品質均勻,異物少,具有更好耐磨性及耐老化性,但機械強度則較弱,可與天然膠摻合使用。 優點:低成本的非抗油性材質,良好的抗水性,硬度70 以下具良好彈力,高硬度時具較差的壓縮性,缺點: 不建議使用強酸、臭氧、油類、油酯和脂肪及大部份的碳氫化合物之中。 廣泛用於輪胎業、鞋業、布業及輸送帶行業等。

  丁基橡膠 IIR

  (Butyl Rubber) 為異丁烯與少量異戊二烯聚合而成,因甲基的立體障礙分子的運動比其他聚合物少,故氣體透過性較少,對熱、日光、臭氧之抵抗性大,電器絕緣性佳;對極性容劑抵抗大,一般使用溫度范圍為-54-110 ℃。 優點:對大部份一般氣體具不滲透性,對陽光及臭氣具良好的抵抗性可暴露於動物或植物油或是可氣化的化學物中。缺點:不建議與石油溶劑,膠煤油和芳氫同時使用 用於汽車輪胎的內胎、皮包、橡膠膏紙、窗框橡膠、蒸汽軟管、耐熱輸送帶等

  氫化丁晴膠HNBR

  (Hydrogenate Nitrile) 氫化丁晴膠為丁晴膠中經由氫化後去除部份雙鏈,經氫化後其耐溫性、耐候性比一般丁晴橡膠提高很多,耐油性與一般丁晴膠相近。一般使用溫度范圍為 -25~150 ℃。 優點:較丁晴膠擁有較佳的抗磨性,具極佳的抗蝕、抗張、抗撕和壓縮性的特性

  在臭氧等大氣狀況下具良好的抵抗性,一般適用於洗衣或洗碗的清洗劑中。缺點:不建議使用於醇類,酯類或是芳香族的溶液之中 空調制冷業,廣泛用於環保冷媒 R134a 系統中的密封件。

  汽車發動機系統密封件。

  乙丙膠EPDM(Ethylene propylene Rubber) 由乙烯及丙烯共聚合而成,因此耐熱性、耐老化性、耐臭氧性、安定性均非常優秀,但無法硫磺加硫。為解決此問題,在EP主鏈上導入少量有雙鏈之第三成份而可加硫即成EPDM,一般使用溫度為-50~150 ℃。對極性溶劑如醇、酮等抵抗性極佳 優點: 具良好抗候性及抗臭氧性, 具極佳的抗水性及抗化字物 ,可使用醇類及酮類, 耐高溫蒸氣,對氣體具良好的不滲透性。缺點:不建議用於食品用途或是暴露於芳香氫之中。 高溫水蒸汽環境之密封件衛浴設備密封件或零件。制動(刹車)系統中的橡膠零件。散熱器 ( 汽車水箱 ) 中的密封件。

  丁晴膠 NBR

  (Nitrile Rubber) 由丙烯睛與丁二烯共聚合而成,丙烯睛含量由 18%~50% ,丙烯睛含量越高,對石化油品碳氫燃料油之抵抗性愈好,但低溫性能則變差,一般使用溫度范圍為 -25~100 ℃。丁晴膠為目前油封及 O 型圈最常用之橡膠之一 優點:具良好的抗油,抗水,抗溶劑及抗高壓油的特性

  具良好的壓縮性,抗磨及伸長力。

  缺點:不適合用於極性溶劑之中,例如酮類、臭氧、硝基烴,MEK 和氯仿。 ?用於制作燃油箱、潤滑油箱以及在石油系液壓油、汽油、水、矽油、二酯系潤滑油等流體介質中使用的橡膠零件,特別是密封零件。可說是目前用途最廣、成本最低的橡膠密封件

  氯丁膠CR

  (Neoprene 、 Polychloroprene) 由氯丁烯單體聚合而成。硫化後的橡膠彈性耐磨性好,不怕陽光的直接照射,有特別好的耐候性能,不怕激烈的扭曲,不怕制冷劑,耐稀酸、耐矽酯系潤滑油,但不耐磷酸酯系液壓油。在低溫時易結晶、硬化,貯存穩定性差,在苯胺點低的礦物油中膨脹量大。一般使用溫度范圍為 -50~150 ℃。 優點:彈性良好及具良好的壓縮變形,配方內不含硫磺因此非常容易來制作。具抗動物及植物油的特性,不會因中性化學物,脂肪、油脂、多種油品,溶劑而影響物性,具防燃特性

  缺點: 不建議使用強酸、硝基烴、酯類、氯仿及酮類的化學物之中 耐 R12 制冷劑的密封件,家電用品上的橡膠零件或密封件。適合用來制作各種直接接觸大氣、陽光、臭氧的零件。適用於各種耐燃、耐化學腐蝕的橡膠品。

2016年8月19日星期五

為什么橡膠工人一定要在晚上割膠?



  天然橡膠是從橡膠樹中采集來的膠液。橡膠樹原產南美洲的巴西,叫做巴西三葉橡膠樹,生長在熱帶、亞熱帶。

  必須經過白天一整天的太陽光的照射,通過葉綠素發生了光合作用,才能使樹莖中導管內多種元素發生化學反應,生成了以橡膠烴為主要成分組合而成的橡膠液(簡稱膠液)。因此,白天橡膠樹內幾乎沒有多少膠液,說不上割膠。

  在橡膠液中橡膠烴的含量最高有90%,最少也有35%。其他還有蛋白質、樹脂、水分、灰分等,所以膠液呈白色,手摸是黏乎乎的。到了次日淩晨兩三點鍾的時候,導管內慢慢地生成的膠液才會充滿,於是便依靠“內壓力”把膠液沿著樹下的螺旋形切割口,一滴一滴地被擠出來,順勢流進下面的膠碗裏。

  當碗裏的膠液快要盛滿時,橡膠工人便拿出膠桶過來收集。直到東方露出了魚肚色,樹內的膠液才慢慢地流出。太陽出來了,膠液也流盡了。

2016年8月15日星期一

橡膠和塑料是什么關系?


  塑料與橡膠同屬於高分子材料,主要由碳和氫兩種原子組成,另有一些含有少量氧,氮,氯,矽,氟,硫等原子,其性能特殊,用途也特別。在常溫下,塑料是固態,很硬,不能拉伸變形。而橡膠硬度不高,有彈性,可拉伸變長,停止拉伸又可回複原狀。這是由於它們的分子結構不同造成的。另一不同點是塑料可以多次回收重複使用,而橡膠則不能直接回收使用,只能經過加工制成再生膠,然後才可用,所以看到這裏就明白它們的緊密關系。 橡膠更是由於其特性被廣泛使用,首先

  ①導熱性 橡膠是熱的不良導體,其導熱系數在厚度為25毫米時約為2.2~6.28瓦/米2·0K.是優異的隔熱材料,如果將橡膠做成微孔或海綿狀態,其隔熱效果會進一步提高,使導熱系數下降至0.4~2.0瓦。任何橡膠制件在使用中,都可能會因滯後損失產生熱量,因此應注意散熱。

  ②熱膨脹 由於橡膠分子鏈間有較大的自由體積,當溫度升高時其鏈段的內旋轉變易,會使其體積變大。橡膠的線膨脹系數約是鋼的20倍。這在橡膠制品的硫化模型設計中必須加以考慮,因為橡膠成品的線性尺寸會比模型小1.2~3.5%.對於同一種橡膠,膠料的硬度和生膠含量對膠料的收縮率也有較大的影響,收縮率與硬度成反比,與含膠率成正比。各種橡膠在理論上的收縮率的大小順序為:氟橡膠>矽橡膠>丁基橡膠>丁腈橡膠>氯丁橡膠>丁苯橡膠>天然橡膠,這也是為何在管道配件行業中選擇橡膠作為主要原料的原因。 在當今橡膠工業發展日新月異的時候,世界橡膠工業的銷售額已超過2500億美元,橡膠制品早已成為國際貿易重要的大宗商品。在世界市場上,橡膠產品已形成了輪胎為中心,以工業、建築用品為重點,涉及膠鞋、膠布等日用制品以及醫療衛生、 文化體育等各大類的產品群體。

2016年8月9日星期二

橡膠種類與加工



  高彈性聚合物。橡膠一詞來源於印第安語cau-uchu,意為“流淚的樹”。天然橡膠就是由三葉橡膠樹割膠時流出的膠乳經凝固、幹燥後而制得(見圖)。1770年,英國化學家J.普裏斯特利發現橡膠可用來擦去鉛筆字跡,當時將這種用途的材料稱為rubber,此詞一直沿用至今。橡膠的分子鏈可以交聯,交聯後的橡膠受外力作用發生變形時,具有迅速複原的能力,並具有良好的物理力學性能和化學穩定性。橡膠是橡膠工業的基本原料,廣泛用於制造輪胎、膠管、膠帶、電纜及其他各種橡膠制品。

  種類 橡膠按原料分為天然橡膠和合成橡膠。按形態分為塊狀生膠、乳膠、液體橡膠和粉末橡膠。乳膠為橡膠的膠體狀水分散體;液體橡膠為橡膠的低聚物,未硫化前一般為粘稠的液體;粉末橡膠是將乳膠加工成粉末狀,以利配料和加工制作。20世紀60年代開發的熱塑性橡膠,無需化學硫化,而采用熱塑性塑料的加工方法成形。橡膠按使用又分為通用型和特種型兩類。

  通用型橡膠的綜合性能較好,應用廣泛。主要有:①天然橡膠。從三葉橡膠樹的乳膠制得,基本化學成分為順- 聚異戊二烯。彈性好,強度高,綜合性能好。②異戊橡膠。全名為順-1,4-聚異戊二烯橡膠,由異戊二烯制得的高順式合成橡膠,因其結構和性能與天然橡膠近似,故又稱合成天然橡膠。③丁苯橡膠。簡稱SBR,由丁二烯和苯乙烯共聚制得。按生產方法分為乳液聚合丁苯橡膠和溶液聚合丁苯橡膠。其綜合性能和化學穩定性好。④順丁橡膠。全名為順式-1,4-聚丁二烯橡膠,簡稱BR,由丁二烯聚合制得。與其他通用型橡膠比,硫化後的順丁橡膠的耐寒性、耐磨性和彈性特別優異,動負荷下發熱少,耐老化性能好,易與天然橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等並用。

  特種型橡膠指具有某些特殊性能的橡膠。主要有:①氯丁橡膠。簡稱CR,由氯丁二烯聚合制得。具有良好的綜合性能,耐油、耐燃、耐氧化和耐臭氧。但其密度較大,常溫下易結晶變硬,貯存性不好,耐寒性差。②丁腈橡膠。簡稱NBR,由丁二烯和丙烯腈共聚制得。耐油、耐老化性能好 ,可在120℃的空氣中或在150℃的油中長期使用。此外,還具有耐水性、氣密性及優良的粘結性能。③矽橡膠。主鏈由矽氧原子交替組成,在矽原子上帶有有機基團。耐高低溫 ,耐臭氧,電絕緣性好。④氟橡膠。分子結構中含有氟原子的合成橡膠。通常以共聚物中含氟單元的氟原子數目來表示 ,如氟橡膠23,是偏二氟乙烯同三氟氯乙烯的共聚物。氟橡膠耐高溫、耐油、耐化學腐蝕。⑤聚硫橡膠。由二鹵代烷與堿金屬或堿土金屬的多硫化物縮聚而成。有優異的耐油和耐溶劑性,但強度不高,耐老化性、加工性不好,有臭味,多與丁腈橡膠並用。此外,還有聚氨酯橡膠、氯醇橡膠、丙烯酸酯橡膠等。

  橡膠加工 基本過程包括塑煉、混煉、壓延或擠出、成型和硫化等基本工序,每個工序針對制品有不同的要求,分別配合以若幹輔助操作。為了能將各種所需的配合劑加入橡膠中,生膠首先需經過塑煉提高其塑性;然後通過混煉將炭黑及各種橡膠助劑與橡膠均勻混合成膠料;膠料經過壓出制成一定形狀坯料;再使其與經過壓延掛膠或塗膠的紡織材料(或與金屬材料)組合在一起成型為半成品;最後經過硫化又將具有塑性的半成品制成高彈性的最終產品。

2016年8月3日星期三

橡膠行業重點研究的新工藝



  1.煉膠工藝實現低溫連續混煉

  在傳統的輪胎制造工藝中,橡膠混煉都是在較高溫度下分段進行的。在高溫狀態下,許多化學原料會發生化學反應,產生的氣體和氣味不利於人體健康和環境保護,而低溫連續混煉就不會產生這種現象,並且提高了生產效率,降低了能源 消耗。

  低溫連續混煉技術是集冷態碎膠、自動稱量、一次法煉膠於一體的混煉工藝技術,一般采用“密煉機加6~8台開煉機”配置形式的一次法煉膠工藝,將原有傳統的母煉加終煉工藝過程改為母煉到終煉一次完成,即膠料通過密煉機高溫混煉後,先經過第一台開煉機冷卻,再通過中央輸送系統對稱地分配到周圍多個開煉機上進行連續低溫混煉,制得終煉膠,全過程實現自動控制。

  低溫一次法連續混煉工藝減少了膠料中間傳遞環節,節約了混煉時間,使原材料轉化為混煉膠的時間由原來的12小時縮短為30分鍾,降低了企業原材料占用成本。由於只有一次密煉機高溫混煉,膠料大部分時間在開煉機上低溫混煉,降低了能耗,同時,低溫混煉有利於改善炭黑分散,可以提高膠料的物理機械性能。

  2.半成品部件實現多機頭複合擠出

  為了提高生產效率,半成品部件的擠出由目前的兩複合或三複合變成四複合甚至五複合,該技術可以將不同性能的膠料在生產過程中合理使用,從而極大地降低生產成本,提高半成品質量,保證設計精度,滿足高性能輪胎的制造需求。

  3.胎體和帶束層簾布壓延時進行半硫化

  胎體和帶束層半成品的質量對輪胎的質量和性能都有較大的影響。為了保證生產過程中簾線不變形,在壓延時進行半硫化。該技術既可以減少膠料消耗,又可以改善輪胎的動平衡均勻性,提高外觀合格率。玲瓏集團在新建的1200萬條/年高性能半鋼子午胎項目中,對半成品部件采用了電子輻射預硫化技術,經過試驗證明,使用該技術可以使胎體重量降低1.5%,僅此一項,每年可節約膠料540餘噸,創效益2000多萬元,此項技術如果在全行業推廣使用,預計山東省輪胎行業每年節約成本約2億元,經濟和社會效益都非常可觀。

  4.高溫充氮硫化工藝

  無論是轎車子午線輪胎、全鋼載重子午線輪胎,還是工程機械子午線輪胎,其硫化工藝都將逐步采用充氮硫化工藝,以提高生產效率和降低能源消耗。隨著該工藝技術的應用成熟,能耗可降低30%以上,生產成本下降15%~20%。

2016年8月2日星期二

高溫硫化矽橡膠黃變現象淺析



  矽橡膠是有機矽產品中數量最大的一類,是分子主鏈為Si-O-Si鍵無機結構、側鏈為有機基團的一類兼具無機和有機性質的高分子材料。與普通有機橡膠相比,矽橡膠具備許多優異的特性,如耐熱性、耐候性、電氣絕緣性、化學穩定性及生理惰性等,在以電氣,電子工業為代表,包括辦公設備、汽車、食品、家庭用品,休閑用品等所有產業領域內發揮著重要作用。

  1、高溫硫化矽橡膠

  矽橡膠主要包括高溫硫化矽膠(HTV)、室溫硫化型(RTV)兩大類,其中室溫硫化型又分縮聚反應型和加成反應型。高溫矽橡膠主要用於制造各種矽橡膠制品,而室溫矽橡膠則主要是作為粘接劑、灌封材料或模具使用。高溫硫化型用量最大,又分甲基矽橡膠(MQ)、甲基乙烯基矽橡膠(VMQ,用量及產品牌號最多)、甲基乙烯基苯基矽橡膠PVMQ(耐低溫、耐輻射)等。

  甲基乙烯基矽橡膠VMQ是由二甲基矽氧烷和少量乙烯基矽氧烷共聚而成的。此種矽橡膠因含有少量的乙烯基側鏈,故比二甲基矽橡膠更易硫化,並且有更多種類的過氧化物可作硫化劑,可大大減少過氧化物的用量。與二甲基矽橡膠相比,采用含少量乙烯基的矽橡膠可有效地提高制品的抗壓縮永久變形,這是O型圈和墊圈等所必備的性能之一。甲基乙烯基矽橡膠工藝性能良好、操作方便、可制成厚制品且壓出、壓延半成品表面光滑,是目前較常用的一類矽橡膠。

  1.1矽橡膠黃變原因

  對於高溫硫化矽橡膠而言,通常需要進行二段硫化,以除去過氧化物的分解殘餘物,同時使矽橡膠進一步交聯,以獲得最佳的物理性能。但矽橡膠在實際應用過程中有泛黃的現象,二次硫化會使透明度下降,直接影響了產品的外觀,限制了其在食品、醫療及太陽能光伏等行業的應用。研究人員在此方面也做了大量的研究,使用過許多抗黃變助劑。

  關於矽橡膠黃變的原因,有研究人員認為是生產矽橡膠生膠的原料和添加的助劑中含有的微量金屬元素和NO-3,導致了矽橡膠二次硫化後黃變嚴重。也有研究認為是二烷基過氧化物分解而產生丙酮,導致α羥丁醛縮合、脫水,生成共軛系化合物,造成變黃[1].還有一部分人認為白炭黑的pH值對控制矽橡膠的黃變有影響[2].因此,目前市場上解決矽橡膠黃變的措施主要是從生膠、白炭黑和助劑三方面入手。

  1.2改善矽橡膠黃變措施

  華南理工大學材料學院的陳朝暉等使用自制的改性矽油[3]:一方面可抑制矽橡膠二段硫化後變黃;另一方面可提高矽橡膠的硫化速度和交聯密度,縮短硫化時間,起到交聯活性助劑的作用。有專家發明了一種抗黃變的膏狀雙2,5硫化劑。因為高含氫矽油的加入,使硫化劑的抗黃變效果大大增強,使矽膠制品的外觀更加透明,並且在加工時防止了硫化劑的飛濺,減少了安全隱患。另有專家在白炭黑的處理過程中加入有機表面活性劑控制二次粒子的大小,經複合抗黃劑處理後產品應用於矽橡膠制品中,具有較好的抗黃效果。仲凱農業工程學院葛建芳等[4]通過添加一種抗黃變助劑焦磷酸,在不降低混煉膠物理機械性能的基礎上,增強了混煉膠的抗黃變性能,拓展了其使用環境。

  2、結論

  近年,我國有機矽產業發展迅猛,特別是單體產能擴張已經過剩。各大生產企業逐步向有機矽下遊高品質和功能性產品發展,著力推動有機矽材料由特種化學品向通用化學品轉變,應用領域繼續向汽車、建築、人的護理用品及化妝品、微電子、太陽能電池、風能、半導體等行業延伸,逐漸實現有機矽產品替代部分石油基產品。越接近人類日常生活的行業,越是可能對矽橡膠產品的外觀有比較高的要求,因此如何避免矽橡膠產品在生產和應用過程中發生黃變現象對於拓寬其行業應用有著重要的意義。