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发泡橡胶生产工艺流程与配方设计要点

发布日期:2023-12-19 浏览次数:94
发泡橡胶应用领域:

汽车的门窗密封条、减震胶片、建筑用密封材料、低压电器的隔热材料、防振材料、救生衣、鞋类等产品都使用发泡橡胶制品。发泡橡胶制品虽然有很多,但关于发泡橡胶的配方技术和制造技术的文献资料却很少,本文对发泡橡胶的发泡生产工艺进行简要的介绍。



一、 工艺流程:

1、   塑炼工艺

什么叫塑炼:生胶因粘度过高或质地不均而难于混炼或制浆,塑炼是提高生胶可塑性和均匀性的作业,塑炼是在开炼机两辊筒间的剪切力或通过密炼机的密炼室转子和上下顶栓的间隙剪切力作用下,使生胶分子链断裂,平均分子量降低,从而增大可塑度、柔软性等,此为机械塑炼。
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。常使用的设备有:密炼机或开炼机



2、   混炼工艺

什么叫混炼:混炼是指在塑炼的基础上又一个炼胶工序,在炼胶机上将各种配合剂均匀的混到生胶种的过程.混炼的质量是对胶料的进一步加工和成品的质量有着决定性的影响,即使配方很好的胶料,如果混炼不好,也就会出现配合剂分散不均,胶料可塑度过高或过低,易焦烧、喷霜等,使压延、压出、涂胶和硫化等工艺不能正常进行,而且还会导致制品性能下降。所以,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。

以前混炼也是用开炼机,由于开炼机的容易产生粉尘污染、分散效果差以及工作效率低的问题,现在主要是用密炼机混炼。



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。


海绵橡胶对胶料的要求(门尼粘度30~50)
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;
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;
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;
4、 胶料的传热性要好,可使内外发孔均匀及硫化程度一致;
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。


三、 配方设计要点

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、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。

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。有机发泡剂主要包括发泡剂OBSH (二苯磺酰肼醚),发泡剂ADC (偶氮二甲酰胺)以及发泡剂H(N.N’-二亚硝基五次甲基四胺)。



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。


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。


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。


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。