硅胶在现代工业生产中的创新应用分析

2018-06-07杨景晞

现代工业经济和信息化 2018年5期

杨景晞

（声普医疗设备（厦门）有限公司，福建厦门 361008）

1 硫化硅胶常用的加工成型方法

石油资源日益紧缺的今天，硅胶制品成为同类塑胶制品的代替品已经是大势所趋。硅胶的非石油产品特性，加上优越的材料性能可以应用到有很多塑胶制品不能做到的用途领域，尤其在医疗设备的生物材料，应用前景非常广阔。硅胶具有良好的生物相容性，对人体组织无刺激性、无毒性、无过敏反应、机体排异反应极少。目前，硅胶的加工生产已经进入成熟的应用期。硅胶常用的硫化加工成型方法如图1所示。一般硫化分为两过程，首先通过一次硫化进行高分子链的交联反应；然后二次硫化进行补充交联、驱除硫化剂分解产物和其他挥发性化合物以稳定硫化胶的各项性能。常用的设备有开放式炼胶机、捏合机及真空密炼机[1]。

图1 硫化硅胶常用的加工成型方法

2 硫化剂混炼后的对比

硅胶主要成分是非晶态二氧化硅化学性质稳定。制程中车间粉尘含量应控制在不大于10 mg/m3，需加强排风，操作时戴口罩。硅胶有很强的吸附能力，对人的皮肤会产生干燥作用，因此，操作时应穿戴好工作服。若硅胶进入眼中，需用大量的水冲洗，并尽快找医生治疗[2]。

硅胶的制成是将硫化剂加入胶体进行硫化反应，操作时间从那一刻开始计算，30 min内的硫化反应不影响到成品的质量。所以产品操作过程中越是节约时间对成品越有利。活性过氧化物属易挥发物质，称量好的硫化剂尽量避免长时间在空气中暴露，尽快混入硅胶中。混炼好的硅胶应用薄膜包裹好，尽量避免敞开摆放防止活性物的挥发。最好能存储在室温25℃以下，并在24 h内完成硫化为宜，否则需补充硫化剂重新返炼。相同的硅胶原料由于硫化剂成分的不同，导致混炼后的效果完全不同。图2是C-15、C-8和C-S三款不同型号硫化剂混炼后的对比，图3是硫化后透明度对比。

图2 硫化前硅胶的透明度对比

图3 硫化后硅胶的透明度对比

3 硫化制程的温度和时间变化

硫化剂对明火静电非常敏感，炼胶时相关设备需要接地线。硫化剂应分批量加入，为避免化剂直接接触金属辊筒摩擦起火，建议用胶包裹硫化剂后，再加入两辊筒中混合。目前国内使用的90%以上的橡胶硬度计绝大多数是A型邵氏硬度计。模压硅胶的硬度（HA）范围通常在30°～70°。原料配合色膏按照潘通色卡号调出颜色，模具的形状决定了模压硅胶制品的形状，模压硅胶制品是硅胶行业中运用最广泛的一种。因为硅胶工艺流程中的配料,炼胶,切料,摆料等完全依靠人工操作。所以合理地安排制程对人工成本、开机费、电费、报废率等都有直接的影响。两个硅胶成品之间的黏合，需要采用专门的胶水和特殊的产品结构设计。紫外光固化胶（UV胶）由于无法与二次硫化的硅胶表面发生化学反应，所以无法粘黏。硅胶基料的制成有两种法沉淀法和过滤法，外观区别在过滤法生产出来的硅胶基料存在气孔现象。因为制成的最后工序是过滤，而过滤网中间不可避免地存在有空隙，导致气孔的产生。

在生产过程中由于各种外因导致生产过程出现变化，使产成品出现各种状况。下面通过图4对硫化初模调样生产过程中可能出现的状况进行汇总，便于直观的理解和发现制程中问题的成因。硫化过程的主要变量因子是温度和时间，在理想的生产条件D点可以获得稳定的产出。在此之前要经历模具的预热、聚热、恒温三个阶段。从A到B点的预热阶段过早的投料会出现生胶现象，因为模温不足且不均匀。从B到C点的聚热阶段炉温会超出理想温度，通过撕边可以明显感到硅胶的韧性和脆断。最明显的是在C点的硅胶过热硬化开裂或生胶的出现，这里生胶的出现是因为温度过高导致外围的硅胶已经快速熟透而内部的还没来得及反应。通常B点被误判为D点，而未对温度进行跟踪控制导致反复不稳定，恒温阶段的温控需要微调渐进的方式。正确的判断这三个阶段出现的现象并做出相应的操作，使硫化设备在最短时间内达到稳定产出，可以有效降低能耗和人工成本。这一阶段是控制生产成本的主要环节。