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液体硅橡胶
) \0 C1 j8 I' R9 Y
; o }8 H$ [' L y9 W! _ 最近Laur硅橡胶公司展示了新一代液体硅橡胶。这种材料应用了当前先进的平稳硫化技术(EC),解决了当前双组分液体硅橡胶(LSR)存在的一些问题。这种材料可作为单体系(IP)充分配合后供应。
o, ^1 f! [0 ^, Z0 A8 f6 l' Q9 o+ L
5 d: V* r/ O/ i" ?9 R 尽管这种材料还处在商业化初期,但是由于其具有以下优点,应用前景很广阔:1.充分配合——无需混合操作;2.没有配比不当的物质;3.无需清理混合设备;4.没有清理过程中的物料损失;5.优异的物理性能(拉伸强度、拉断伸长率、撕裂强度、热老化性能、压缩永久变形);6.储存寿命长;7.硫化周期短;8.符合美国食品药物管理局(FDA)标准;9可调色;10.不同硬。度间可混合。& I3 A) R8 U) |1 w$ ^- W! e
. K0 R' }$ l9 X2 F% T7 x
尽管通常声称液体硅橡胶已充分配合,但实际并非如此。一般液体硅橡胶有两个组分,A和B,在用之前需要混合。在室温下,混合后的储存寿命不多于3d。大多数情况下,当对颜色有要求时要事先加入着色剂。这种新的平稳硫化体系可以作为单组分供应,无需再混合。这意味着只需要将原材料直接注入到模具中即可。8 @. |8 [, }: U& ]0 _; K5 s
& m) H" R( k# v5 j 因为双组分液体硅橡胶在使用前需要混合,不可避免地存在局部配比不当的问题。对双组分体系来说,如果泵运行不正常,就会产生配比不当的物质。混合不均会影响橡胶的硫化周期和物理性能。
8 D; q0 k& d- F5 D! f. p$ X) `5 D* P) o3 p) \! Q
双组分胶的储存寿命不多于3d。所以当混合设备长时间不用时,必须将其清理干净。只清理A和B组分其中一个时,就会导致设备以后启用时混合比例不当,造成材料的浪费。采用新的平稳硫化技术的材料体系具有长的储存寿命,故当混合装备长时间不用时不必清理或洁化。
. W$ u% z9 X; B) W( b: x; O! Y5 `. k, m/ S0 G
如表1-3所示,同现有的双组分液体硅橡胶相比,这种新的单组分硅橡胶具有相似的性能。表中未列出这种新材料的粘度,实际同双组分液体硅橡胶的粘度也是相近的。
+ ^# Y- j2 L2 f; o7 Y# H2 M' S' d8 w
表1 40度双组分和单组分液体硅橡胶物理性能对比
9 i/ Q7 z J q6 J5 e- {- o' k6 V8 B
: P1 l6 _: C. S1 b, V 物理性能+ l& q5 k. V& e) a4 A2 F9 ^1 w
. Q% u3 [; |# _. l9 u- q' Z
硬度/ L+ ~' G- B8 q& P6 G5 `
拉伸强度,MPa% ?- c) b9 U4 j+ f k, |7 k G; [* j
拉断伸长率,%! l/ N# T1 Y, F L4 h
撕裂强度,kN/m
* i& Y$ E" q; j% ?! g* ^
! e) p' \" T) d' b+ ?平板硫化,10min,171℃- [1 S4 l9 M8 U5 Q8 p$ o% a0 C/ _
! c1 }) t; B+ N! A5 a
1P,40度
3 ]. U% X/ }6 j2 C1 q- Z; t/ x" H 38.37 |' `* d7 y2 `4 ?; q! f8 i5 N
6.9% {) \+ x/ I# }9 Y% e. m, ^# F
536# a% b+ n$ h S- C6 u* J( z
55.5
% c: Y$ e( O* F
6 @* L( { N! ^& j. [LSR#1A+B,1:1) q- m9 \4 M- X
39.92 `! @* [, B9 V# S1 B
9.03 d! X- J( e' \4 s. g: [
573) h- {+ j6 H: u/ L9 M" u: k
19.3; ?: j. M8 b; n* A7 g D x
( ^+ m7 I. U) D/ R3 P6 n8 R9 WLSR#2A+B,1:1
3 d9 E' Y5 r: c8 v; H0 X2 N 38.1
2 I/ U7 T% ~. F+ _ 9.26 |3 U+ _8 t; r
631
: t: h: i1 i# |2 Y) z0 n# d 60.1+ \' f& p( K* m0 [0 T2 F! ]) x
" t) K1 x; ?- Q- iLSR#3A+B,1:1
/ J6 a& H9 D2 V D 44.0
6 s+ m. @ S0 w' r% t 9.0
% E! M, G1 ~) Y0 I 585
" ^5 \7 @# j4 q% n6 ^( [ e 40.15 x3 I7 ?: t- [* I5 D! p% I6 b5 i
! K6 E7 U( _/ s& |4 G4 S1 h( L3 a
二段硫化,4h,200℃
- X4 j9 \+ R+ ~/ J9 t
- X) }" T" q" N* M2 I, j, b1P,40度# M5 l" t- k8 y8 w2 q
40.1
$ [1 [; V2 x- h( b4 W 8.1
) j4 P/ V2 f3 B }" N! u z k 572
: [( f7 ~# U3 P/ c8 d 32.6
0 i8 \ w; ^+ x3 ^, j/ _ Y9 r9 Y, U. B2 U. J4 v
LSR#1A+B,1:1$ V! B2 B! a" B; V* m
40.2
- x3 Q% P$ D6 H 9.2; Q6 ]: \. N2 |: |/ [& r) ~& x
533& L$ ]9 L, t% d' Z) {2 `
23.1
7 g7 U! t; i) r7 H, U- s. \ , w9 D, t/ b; {& O; n
LSR#2A+B,1:11 I) g% I6 a2 R2 a/ h
41.4
: R8 e1 I: t' j 8.0
8 S0 U: x+ J( D/ ~ 516
7 m" F9 E3 R5 ^ 36.1
b+ X# h- z; j( Y a% }2 \9 i
$ G% s7 [* [ PLSR#3A+B,1:1
* C0 F- z7 E" [3 K% k6 _6 a 46.2$ t; q* X; i. A5 J- [9 b9 J
9.3
% @8 J- E- o# u. P 528' k q6 m, D# @5 g( W% l
40.55 h! D% i8 B+ o1 s$ v! U
; ^5 }, t2 [0 f9 G
- _3 J) j4 h6 x: q; ~
h2 o6 P+ A: C5 j4 ? h
表2 硅橡胶热老化后的物理性能6 D9 @9 M& @* b
) i/ ~* X* w8 z: H' K3 w, ]0 W3 q ( c4 w) i- \8 V$ H2 u; l4 G' h
物理性能(225℃×70h)
$ B0 r/ K: d; V
) H2 [, k. S. m* e5 }硬度
7 _, @2 e _# M( _6 ~/ t6 J3 Q 拉伸强度,MPa" P* ]4 L: m6 }, B, Z' u6 j2 M
拉断伸长率,%) q, E* }6 S( t3 T& D$ [- w. [
撕裂强度,kN/m+ v4 ^8 x& d! l9 F. ~1 z% q. u; x1 ^
+ j) D) n8 {6 S" W9 U平板硫化,10min,171℃5 @9 K2 R) C( X$ [9 _5 T( J
( @, D [7 m( J: g2 c
1P,40度
1 i8 I5 ^9 s S% B 46.9
1 H& k) h8 U* R8 Z 8.2
5 o# i$ c+ q3 r- V5 J0 P# v 412
6 a3 G/ E) }8 T5 O# f6 C: _ 33.88 V4 ?4 T7 u u
0 [& T$ ?5 |8 e+ O' x) b4 TLSR#1A+B,1:19 @9 s& e# f: P
40.6
9 {3 d; A7 W4 O! \ 6.9
: H9 O3 M& ^) \/ K9 o 374$ c3 d. w, j8 O9 d: I+ q1 D
22.8; ], C4 P# F8 D* O6 D6 Y5 z& s
: @$ w6 [# k$ O @0 C0 R
LSR#2A+B,1:1
( h' e. n& p; n3 q) k 45.1% O6 A( z. L4 r
5.3
. ~# w& R: N4 |: C 236/ r! g0 f( ]; V9 k( X
34.3
+ q. D8 x; j, l+ F; E ! q) ^! K% m9 D) r- }
LSR#3A+B,1:1
3 H5 D) c `/ F# n% Y' O 46.7
0 k7 i0 \/ ^6 z 6.70 Z4 X4 f- C0 }2 w: m1 _
318
9 ]% x% r5 H, @/ d: Q( d 28.55 _* L2 W9 z7 J/ M! z
+ K/ b, z* T) l0 l- A# q6 M二段硫化,4h,200℃* q( D3 d9 n0 ]% v
! m: `5 x9 k- U9 k+ I1P,40度9 J* o* ?- P+ I2 |
46.2$ l; A5 E( m% H0 ^/ ], \, p
8.3- p: {# e1 Q' B6 p
410: m" h1 g ]. ^" Z( o
33.41 ]6 M/ G9 H$ V/ ?* Q, C
6 |8 J2 l- q2 {; C9 `( H5 T! A' n
LSR#1A+B,1:13 e, Y% r, E8 c l, o0 z, G6 T
40.9
* C$ Q, u ]& N+ W) X 6.92 q% b$ m7 T5 d$ ]
362
" N# S3 y* Z4 b6 S& U 20.3
, _3 l) H% z: T {; P9 g0 r: I / f6 U% k& m4 _* a% H3 ?# [: O
LSR#2A+B,1:1
3 o% H( @; R$ d+ z. d% } 45.7
6 I# _9 H1 k" k# ^# S 4.8. ^, z: o9 q+ o1 Q
231
: _- a/ }, |0 ~ A 34.0- V$ j' f# @* Q: E3 R2 n
; p; _' Y( G( X G Z- P B" k4 bLSR#3A+B,1:1
. C7 W1 ^* j, C! _2 t q" G* s 47.1- N! ]! W& m* K' r8 N
7.13 O5 [1 H/ B6 x, I
342. k+ `' S8 a/ V& j
28.03 @3 Y0 F$ g4 n
' E& S' _/ V1 ]3 Y3 P$ U. h& }
$ P1 m& C$ I, ]! ?
' d1 A! O. f: V! C5 g
( `* J& F: i! k6 d. P. j: f- h/ z R/ v( g9 ]
5 O f: k7 Q+ K
表3 平板硫化和二段硫化后的压缩永久变形
2 Q W4 C' p, U$ e! W% X2 ?5 d9 x6 L. j8 Z* Y/ d$ v
压缩永久变形(177℃×22h),%
$ J& b9 w+ t4 _( y . P) d* }6 Y4 d' X, [9 g
1P,40度5 W# X$ |- M. v( i
24/ X0 q! w2 [/ C& }* O
181 Y1 Z( m5 H6 G. D# x4 m4 V+ [
6 d5 I( l2 E. @- Z5 T$ O
LSR#1A+B,1:1
( G# L- `$ s( a' i! L) t) {) z 562 F; J3 p9 O# t, A% ^: [
38* x2 ^1 A) f X' ^4 K: E
* y( W9 Y; h, y5 v2 k
LSR#2A+B,1:1& [5 p# ~+ ~7 l* m4 s
46
y( W' a. g+ Q! H3 v' u 11
; ~# N* V. x4 ~* T 6 L% Q7 D! p8 L! g. P2 g' }
LSR#3A+B,1:17 \& v! j* m* x$ o3 j' u/ k
162 C" w& Y( [$ g- T
11" e8 @ ]$ X1 [& q/ o+ k
& B1 j% C1 H R( I+ Q9 T8 n" Y
+ ?7 |% @( e3 Y) K |' j) W. P. r7 N
) P- L0 h7 F: ~- _& s. s* H1 I
在仓库中储存6个月后,对这种新材料进行了测试。同6个月前相比,储存6个月后该单组分液体硅橡胶的硫化曲线和物理性能几乎没有变化(表4和(图1略))。通过将样品在71℃下存放一周的试验,再次证明了这种新体系的稳定性。同样,性能和硫化曲线都没有变化(表5和(图2略))。1 a- D) a! Q; W+ O X8 T
表4 储存试验前后的物理性能
- A2 S ^5 D f) y, u # _: n+ M( q# q6 W4 k$ S- U- |% V
硬度
8 L0 s8 E z' [6 r& i; _ 拉伸强度,MPa! Q# C' R4 A, ?
拉断伸长率,%
4 e7 O& ^7 i1 P4 h' J E: I 撕裂强度,kN/m* o' y' R& ]/ O7 p5 v1 n3 c
7 D/ x- @- O1 h9 ~$ d试验前
) {5 b# k R* [3 o
' ] N; w/ {9 H/ [6 K 9.2% y6 l u5 G# n- p5 s1 v, ?6 W
382# Y8 `' {' c5 x- \8 [
5 T2 a' l$ \% J. p, r
1 w# D) t% ]; T8 @6个月后2 O" J% _* s2 [
63.7
: W; S" r, j: W& U/ N6 J 9.0
% I& R) @( t" q, m- t$ z7 w 344* _- ]8 q! Y# V9 N5 h; Q- ?' R Z
49.0
! b. h/ q# F `! o7 ^- B
" q( c6 L0 e: R s; F$ { 表5 热稳定性试验前后的物理性能
+ a7 w' f+ J/ n6 F/ n, E
$ o. V/ ]/ U4 Z9 X
: I, {4 E6 k R: W$ W 硬度 j9 k; | Y' B* B$ X* w, J6 j. T
拉伸强度,MPa
, j$ H" L* j2 b! S" w 拉断伸长率,%
; j- b5 g, |+ [1 X9 {8 ]) t, V 撕裂强度,kN/m8 h% F- \ z' o* {& J7 s+ }2 O
( i( F- \+ t7 y试验前- F- F% p% j3 v
/ Z# @ e" G/ X+ w; A$ | 9.2- I4 C, Q( K1 Z. b: U e$ ~
399
! ]) X2 K5 p( y" O0 S
0 J! Q9 ^) Z: r
& _ M$ q4 ~! _+ b% d6个月后& W8 o0 w9 I% _$ H
56.3
4 i# ? Z; k8 d5 a 9.6
0 d1 w8 f, e4 |! O. i 4082 T$ ]; \* y5 d3 A6 m# v
44.5 Z$ ^' L: P1 S
/ H" y6 |' {# F( o8 d* [4 _( V+ W9 n5 T2 Y
# Q% c1 O3 S( P8 D& }' n6 T0 P8 k; s; F6 n7 Q2 w
平稳硫化技术良好的稳定性同样使焦烧性能得益,在较长装模时间下增加了硫化过程的安全性。这对模具设计和装模较难的情况都是很有帮助的。
3 W2 `9 l) m/ F4 @ 单组分体系液体硅橡胶的硫化时间比双组分体系的长,这主要是由于其焦烧时间较长。平稳硫化体系的硫化速率不比双组分体系差多少。图3(略)比较了单组分硅橡胶和三种不同的双组分硅橡胶的硫化曲线。
: q6 l* t3 h+ e4 s1 j X& j0 X9 M- i) t4 F
材料可以达到美国食品药物管理局(FDA)的要求。样品胶料经过二段硫化后,按CFR171.2600测试。样品通过了长期或者反复与食物接触的产品的严格测试。$ ]9 F. L. R% I+ i( A, ? Z/ J% K0 l
" O( I/ u# T0 k* f& C% o& | 由于具有较长的储存寿命,单组分硅橡胶可以以全配合的方式供应。这就减少了混合时存在配比不当的可能性。单组分硅橡胶可以着色后供应,就不需要象双组分硅橡胶一样在模压成型前加着色剂混合。因此,简单的泵就可以替代现有的混合计量设备。* S" D1 S* R- i: _( `( V/ V
: t4 w0 X+ @; T4 T( }
对制造商来说,拥有混合计量设备就可在不同硬度的硅橡胶混合时预测出中间硬度,这对小用户来说就可尽可能减少存货。如果需要某一硬度,事先通过计算设定时间,然后开启两台泵,分别将不同硬度原料从桶内抽出。0 W" ~$ d+ w1 j/ [# w# e
# L) z8 w3 h$ T$ T9 j4 ^, `
对于不愿意通过混合来调节硬度的制造商,不必开启混合设备就可进行全套材料试验,这样在生产前可完成测试。
7 K; o: @! w6 m9 C
/ [4 f. T2 L3 _4 q5 Z; d 新的平稳硫化技术有望为液体硅橡胶开拓新的市场。对这种新的单组份材料可进行短期投入,这样就不必购买计量混合设备。它平稳安全的硫化特性也有望为其开拓新市场。) x3 ~6 h/ m, t9 d7 y3 H5 j
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