硅橡胶海绵密封条压缩永久变形性能的研究_罗庆雄

第31卷　第3期2010年6月特种橡胶制品
Special P ur po se Rubbe r P roduc ts V ol .31　N o .3　June 2010
硅橡胶海绵密封条压缩永久变形性能的研究
罗庆雄,景勤佳＊,何方兵
(广州景福橡塑制品有限公司,广州　511483)
摘　要:研究了发泡剂、硫化剂种类及用量对硅橡胶海绵密封条压缩永久变形性能的影响。

结果表明,发泡剂AZ 、硫化剂DCBP /BPO 并用制得的硅橡胶海绵密封条具有较小泡孔和较低压缩永久变形,制品表面光滑。

关键词:硅橡胶;海绵;压缩永久变形
中图分类号:T Q333.93 文献标识码:A 文章编号:1005-4030(2010)03-0029-03
收稿日期:2009-12-07
作者简介:罗庆雄(1982-),男,湖南邵东人,主要从事橡胶工艺方
面的研究工作。

＊通讯联系人。

硅橡胶海绵密封条具有弹性好、耐高低温、耐老化和耐辐射等优点,可广泛用于灯具、电子电
器、加热设备和建筑门窗等的防水、防尘、减振、隔声和隔热[1]。

硅橡胶海绵密封条使用过程中的关键性能是其压缩永久变形,其值越小,回弹率越好,使用寿命越长。

决定硅橡胶海绵密封条压缩永久变形大小的因素主要有泡孔结构和交联密度。

泡孔细密,压缩力能够均匀地分散到泡孔壁上,泡孔不易破裂;交联密度高,压缩时硅橡胶分子链不易产生永久位移,压缩力解除后分子链容易复原。

本工作采用化学发泡剂、过氧化物硫化体系、挤出成型工艺制备了硅橡胶海棉密封条,讨论了发泡剂、硫化剂种类及用量对硅橡胶海绵密封条压缩永久变形性能的影响。

1　实验部分
1.1　原材料
硅橡胶混炼胶,8540,广东彩艳股份有限公司产品;沉淀法白炭黑,923,江西南吉化学工业材料有限公司产品;DCBP ,江苏强盛化工有限公司产品;发泡剂H 和发泡剂OB ,广州金昌盛科技有限公司提供;发泡剂AC ,宁夏日盛实业有限公司产品;发泡剂AZ 和硫化剂BPO ,金华化工有限公司提供。

1.2　主要设备及仪器
开炼机,XK —152×500,广州市番禺区冠力橡胶机械厂;挤出机,XJ65,常州朱迪橡塑机械有
限公司;拉力试验机,XL —250A ,广州市广材试
验仪器有限公司;热空气硫化烘道,自制。

1.3　试样制备
母炼胶制备:把发泡剂或硫化剂分别和硅橡胶混炼胶按1∶1混炼,薄通5次,下片,停放24h ,分别制得发泡剂母炼胶和硫化剂母炼胶,备用。

混炼:将硅橡胶混炼胶投入开炼机中,包辊后按次序加入发泡剂母炼胶、硫化剂母炼胶和白炭黑,薄通3次,调整辊距10mm ,下片。

挤出:胶料经XJ65橡胶挤出机挤出,制成一定形状的密封条;再经热空气硫化烘道硫化成型,挤出速度和密封条运行速度均为1m /min ,硫化温度为120℃～180℃。

1.4　性能测试
硅橡胶海绵密封条硬度按GB /T 531.1—2008测试,压缩永久变形按GB 10653—2001测试,拉伸性能按GB 10654—2001测试。

2　结果与讨论
2.1　发泡剂种类对压缩永久变形的影响使用不同发泡剂的硅橡胶海绵密封条物理机械性能见表1。

由表1可看出,硅橡胶混炼胶中的助剂对发泡剂OB 和发泡剂AC 的活化作用较小,使这2种发泡剂的分解速度远远落后于硫化速度,硫化过程中不能形成海绵结构,而用发泡剂H 和发泡剂AZ 都能形成海绵,但用发泡剂H 试制的样品表面粗糙,泡孔大而不均匀,压缩永久变形大;用发泡剂AZ 试制的样品表面光滑,泡孔细而均匀,压缩永久变形小。

2.2　发泡剂用量对压缩永久变形的影响
发泡剂AZ 用量不同时,硅橡胶海绵密封条
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　特种橡胶制品第31卷　第3期物理机械性能对比见表2。

表1　不同发泡剂的硅橡胶海绵密封条物理机械性能
发泡剂种类发泡剂H发泡剂AZ发泡剂OB发泡剂AC
发泡状况泡孔大,表面粗糙。

泡孔小,表面光滑。

不发泡不发泡
邵尔C硬度,度3435——
拉伸强度,M Pa1.241.50——
拉断伸长率,%510570——
(70℃×22h,压缩50%)压缩永久变形,%43.214.9——
配方(质量份):硅橡胶混炼胶,100;DCBP,2;白炭黑,3.5;发泡剂,2.7。

表2　发泡剂AZ用量不同时硅橡胶海绵密封条物理机械性能
发泡剂用量,份2.72.953.2
发泡状况泡孔很小,表面光滑。

泡孔小,表面光滑。

泡孔较小,表面光滑。

邵尔C硬度,度353028
拉伸强度,M Pa1.511.320.92
拉断伸长率,%570580510
压缩永久变形(70℃×22h,压缩50%),%14.921.121.9
配方(质量份):硅橡胶混炼胶,100;DCBP,2;白炭黑,3.5;发泡剂AZ,变量。

由表2可见,随发泡剂用量的增加,硅橡胶海绵密封条泡孔增大,硬度、拉伸强度均降低,压缩永久变形增加,但幅度随发泡剂用量的增加而减小,拉断伸长率出现最大值。

因此,在满足试样硬度、拉伸强度等性能后,发泡剂用量应尽量少。

2.3　硫化剂种类对压缩永久变形的影响
使用不同硫化剂时,由于硫化速度不同,使用相同量的发泡剂制得的样品泡孔大小不一致。

由表2试验结果可知,泡孔的大小会反映到试样硬度上,为减小泡孔大小对试样压缩永久变形的影响,便于比较不同硫化剂的效果,在设计不同硫化剂对硅橡胶海绵密封条压缩永久变形影响的对比试验时,通过调整发泡剂用量,把不同试样的硬度调整到尽量一致。

表3　不同硫化剂的硅橡胶海绵密封条物理机械性能 硫化剂DCBP BPO
发泡状况表面光滑,泡孔较小表面粗糙,泡孔较大邵尔C硬度,度2827
拉伸强度,MPa0.920.51
拉断伸长率,%510240
压缩永久变形,%21.917.6 (70℃×22h,压缩50%)
配方(质量份):硅橡胶混炼胶,100;硫化剂,2;白炭黑,3.5;发泡剂AZ,变量(用量随硬度调整)。

表3为不同硫化剂的硅橡胶海绵密封条物理机械性能。

由表3可看出,使用硫化剂BPO的试样压缩永久变形要小于使用硫化剂DCBP,BPO 的试样外观较差;这是由于DCBP的典型交联温度为90℃,BPO的典型交联温度为105℃,而发泡剂AZ的分解温度为103℃,DCBP的交联温度低于发泡剂AZ的分解温度,试样表面先部分交联后发泡,表面光滑;BPO的分解温度稍高于发泡剂AZ的分解温度,试样表面先发泡后交联,分解出的气体冲破表皮,使试样表面不光滑。

2.4　硫化剂用量对压缩永久变形的影响
由于使用硫化剂DCBP的试样有较好外观,使用硫化剂BPO的试样有较小压缩永久变形,因此选择2种硫化剂并用,并用硫化体系做变量,进行试验,结果见表4。

由表4可知,DCBP用量增加,试样压缩永久变形减小;BPO用量增加,压缩永久变形出现最小值。

这可能是由于DCBP用量增加,试样交联密度增加,但增加幅度较小;而BPO用量增加,试样交联密度增加且增加幅度较大。

试样交联密度越大,压缩时分子链永久位移越小,回复率越高。

与此同时交联密度越大,试样拉断伸长率就越小,受压缩时泡孔受力破裂的可能性就会越大,泡孔回复量就会越少。

微观分子链永久位移和宏观泡孔破裂共同作用,要使试样达到最小压缩永久变形,其交联密度应有最佳值。

DCBP2份,BPO 1.5份时刚好使试样交联密度达到最佳值,其压缩永久变形最小。

2010年　罗庆雄等　硅橡胶海绵密封条压缩永久变形性能的研究31
表4　不同硫化体系的硅橡胶海绵密封条物理机械性能
配方编号12345
DCBP用量,份2221.51
BPO用量,份11.5222
发泡状况表面光滑,泡孔较小表面光滑,泡孔较小表面光滑,泡孔较小表面较光滑,泡孔稍大表面较光滑,泡孔稍大邵尔C硬度,度2827282626
拉伸强度,M Pa0.810.680.640.410.52
拉断伸长率,%280240240200220
压缩永久变形,%10.27.512.914.915.9 (70℃×22h,压缩50%)
配方(质量份):硅橡胶混炼胶,100;硫化剂,变量;白炭黑,3.5;发泡剂AZ,变量(用量随硬度调整)。

3　结论
综上试验,所得最佳配方为:硅橡胶混炼胶, 100(质量份,下同);DCBP,2;BPO,1.5;白炭黑, 3.5;发泡剂AZ,2.7。

使用该配方混炼的胶料停放1h至10h,胶料的发泡倍率和发泡效果变化很小,有利于挤出尺寸稳定、外观均匀的密封条。

密封条的发泡和硫化温度较低,减小了能源消耗。

样品性能为:邵尔C硬度27度,拉伸强度0.68 MPa,拉断伸长率240%,压缩永久变形(70℃×22h,压缩50%)7.5%,试样表面光滑,泡孔较小。

参考文献:
[1]赵祺,贺传兰.混炼胶品种对硅橡胶海绵的结构和性能的影
响[J].特种橡胶制品,2006,27(6):35-36.
Study on the Compression Set of Sponge Seal Strip of Silicone Ru bber
LUO Qing-xiong,J I NG Qin-jia,H E F ang-bing
(Guangzhou Jing fu Rubbe r-Plastic Products Co.Ltd.,Guangzhou　511483,China)
A bstract:Effects of foaming ag ent ty pes,curing agent ty pes and its co ntent on the com pression set of sponge seal strip o f silico ne rubber w ere studied in this paper.The results show ed that the sponge seal strip cured w ith the co mbinatio n of DCBP and BPO in co njunctio n w ith the foaming ag ent AZ had sm all cells and low compressio n set,and the products surface w as smoo th.
Key words:silico ne rubber;sponge;com pression se t
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生产基地发展提速
阿克苏诺贝尔公司将在宁波多元化生产基地为其功能性化学品业务增设一家新工厂。

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全球橡胶工业重心移向亚洲
目前,亚洲已成为全球橡胶生产和消耗的中心地区。

在全球前10位橡胶消耗国中,亚洲已占7家,消耗量占全球消耗量的60%以上;前10位合成橡胶生产国一半在亚洲,占全球总产量48%,仅中日韩3国就占45%;92%的天然橡胶产自亚洲,而泰国、印尼和马来西亚3国占全球产量的70%。