一、知其然,知其所以然:什么是硫化?
简单来说,硫化就是生胶(未硫化的硅胶)在一定的温度、压力和时间内,与硫化剂发生化学反应,从一个线型结构转变为立体网状结构的过程。这个过程赋予了硅胶制品高弹性、耐热性、机械强度等优异性能。
你可以把它想象成烤蛋糕:生胶是面糊,硫化剂是酵母,而温度和时间就是烤箱的火力和时间。火候不够或时间太短,蛋糕(硅胶制品)就“没熟”,性能不达标;火候太过或时间太长,则可能“烤焦”,导致产品变脆、老化。
二、五大核心方法,为硫化按下“快进键”
想要提高硫化速度,我们必须从化学反应的本质出发,围绕“反应物”、“反应条件”和“反应环境”来阐述。
1. 提高硫化温度——最直接有效的“猛火”
原理:根据化学反应中的“阿伦尼乌斯公式”,温度每升高10℃,反应速率大约提高一倍。硫化反应也不例外。
操作:
在设备允许和产品不受影响的范围内,适当提高硫化机的平板温度(例如从160℃提升到180℃)。
对于烘箱硫化的二次硫化过程,也可以相应提高烘箱温度。
注意事项:
谨防“烤焦”: 温度过高可能导致硅胶分子链降解,产品发脆、变黄,甚至产生气泡。
受热均匀:确保模具和产品受热均匀,避免局部过热或欠硫。
模具匹配:高温对模具的材质和寿命要求更高。
2. 优化硫化体系——“高效催化剂”的奥秘
这是配方工程师的“主战场”。通过调整硫化剂的种类和用量,可以从根本上加快反应。
选择高效硫化剂:
对于过氧化物硫化体系,可以选择活性更高、分解温度更低的硫化剂,如双二五替换普通的DCBP。
对于铂金硫化体系(加成反应),可以通过调整铂金催化剂的比例和使用高效的抑制剂,在保证操作安全的前提下,实现快速固化。
调整用量:在合理范围内适当增加硫化剂用量,可以提供更多的反应活性点,加快交联网络的形成。
注意事项:
黄变性:某些硫化剂可能导致产品泛黄,影响外观。
副产物:过氧化物硫化会产生气体副产物,用量过高易导致气泡和孔洞。
安全性:改动配方需进行严格的测试,确保产品的物理性能、环保标准(如ROHS, REACH)不受影响。
3. 添加促进剂——“化学反应助推器”
促进剂是专门用来提高硫化速率、降低硫化温度的助剂。它们本身不参与交联,但能极
大地活化硫化过程。
在硅胶体系中,某些金属氧化物(如氧化锌、氧化镁)或特定的有机化合物可以作为促进剂使用。
选择合适的促进剂与硫化剂搭配,可以实现“协同效应”,达到1+1>2的加速效果。
4. 调整胶料结构与填充——“铺平反应道路”
生胶选择:选择乙烯基含量较高的生胶。乙烯基是交联反应的关键“把手”,数量越多,反应活性位点就越多,硫化自然越快。
填料优化:
使用高导热性填料,如氮化铝、氧化铍等,可以显著提高胶料的热传导率,使热量更快地传递到产品内部,实现整体快速硫化。
即使是普通的沉淀法白炭黑,其表面特性、pH值也会影响硫化速度,选择得当也能起到促进作用。
5. 改善工艺与设备——“创造最佳反应环境”
预热处理:对混炼好的胶料进行预热,可以减少进入模具后的升温时间,缩短整体硫化周期。
高频预热:对于厚制品,采用微波预热等先进手段,可以实现胶料内外同时快速升温,有效解决“外熟里生”的问题。
保证压力:足够的硫化压力能排除胶料内的空气和挥发分,使胶料与模具紧密接触,提升热传导效率,间接加速硫化。
模具设计:合理的模具设计(如流道、排气槽)能确保胶料快速充满型腔并顺利排气,为高效硫化奠定基础。
【MSK新矽化学】MD8500系列低温成型固態矽膠,配合MSK低温架橋劑MD451AB,可在90℃低温條件下模壓成型。配合底塗 MF1067/DY39-067處理,可與金局、塑膠複合成型,廣泛用於按键和精密電子零組件,具有優異的電缩缘性能和化學穩定性。