不少橡胶密封件生产厂家都碰到过发泡不均匀的问题,我们在页面zhongwen-fapaoji-wulixingzhi里,就打算从物理性质角度,重新带大家认识下中温发泡剂,橡胶密封件生产过程里,泡孔均匀度是直接影响压缩永久变形、回弹率还有尺寸精度的核心指标,不少配方师碰到发泡不均匀的问题,就简单把原因归到发泡剂用量不对或者硫化条件没调好,却往往忽略了中温发泡剂的物理性质对整个发泡过程起到的决定性作用,分解温度、发气速率、粒径分布还有助剂的形态,不管是粉体还是母胶粒形态,每一项都直接影响泡孔的成核、生长还有稳定过程,我们也会结合橡胶密封件的实际工艺窗口,说说怎么优化助剂的物理形态,来提升发泡的一致性。

中温发泡剂比如OBSH的分解温度,一般就在150—170℃的范围内,橡胶密封件的硫化温度通常情况下会设定在155—175℃之间,这两个参数是需要精确匹配的,要是发泡剂分解温度太低,发泡动作就会提前发生,胶料还没来得及充分交联,气泡壁的强度不够,泡孔就很容易破裂塌陷;要是分解温度太高,硫化交联反应就会全部做完之后发泡才启动,直接限制泡孔的正常膨胀,最后出来的产品密度偏大,弹性也不足。配方人员经常碰到的误区,就是只看产品说明书上标注的单点分解温度,忽略了升温速率还有混炼胶料本身的动态流变特性,实际生产里的模压或者注射成型工艺,胶料的升温曲线不会瞬间就跳到目标值,就拿模压工艺来说,胶料的边缘位置和中心位置本身就存在温度差,要是发泡剂的分解温度窗口太窄,边缘部分已经大量分解了中心位置的发泡反应还没启动,最后就会形成明显的泡孔梯度,所以选分解温度区间比较宽,比如160±5℃的中温发泡剂,再配合缓释型母胶粒使用,就有助于缩小这种温差带来的泡孔差异。

中温发泡剂的粒径大小,直接关系到成核的数量还有泡孔的最终尺寸,现有实验数据显示,粒径越小,单位质量里包含的粒子数量就越多,成核点的密度也越大,生成的泡孔就越细密,但密封件产品本身对泡孔大小是有特定要求的,静密封件一般需要细密的泡孔来保障低应力松弛的表现,而动密封件则可能需要占一定比例的开放泡孔,用来储存润滑介质,要是直接用超细粉体的话,很可能把泡孔过度细化,反而降低最终的密封效果。更关键的点还在于粉体在混炼过程里的分散性,常规的OBSH粉体如果没经过表面处理,放到胶料里很容易发生团聚,形成局部的高浓度区域,分解的时候就会生出不规则的大泡孔,这也是同一套配方在不同批次生产的时候,出现泡孔波动的主要原因。预分散母胶粒比如OBSH母胶粒,是提前把发泡剂分散到聚合物载体里的,刚好解决了粉体容易团聚的问题,母胶粒形态下的中温发泡剂,有效成分被载体包裹住了,混炼过程里会逐步释放出来,分散度比直接物理混合的粉体要高很多,从物理性质的角度来看,母胶粒改变了发泡剂的表观分解动力学,分解温度本身没有变化,但分解速率会更平缓,发气量是持续缓慢释放的,就有利于橡胶密封件在相对长的硫化周期里,保持稳定的发泡过程,杜巴化学的OBSH母胶粒产品,就是通过优化载体选择和粒径分级的方式,可以适配不同门尼黏度和不同剪切力的胶料体系。

中温发泡剂的标准发气量,通常在标准状态下是120—160 mL/g,不过这个参数只能反映发泡剂全部分解之后的气体总含量,实际生产的时候,密封件发泡体系使用发泡剂,还得考虑气体在胶料里的溶解度还有透气性,举个例子,NBR胶料对氮气的透气性就比CR要高,要是发气量太大但胶料本身的透气率不足,泡孔内部的压力就会升高,很容易把泡壁撑破形成连通孔,物理性质里的表观分解速率这个指标,很多人都会忽略,它指的是单位时间内的发气量,针对薄壁密封件来说,高发气量还能快速分解的助剂,很可能导致泡孔过度膨胀甚至局部塌泡,而发气量低分解速度又慢的助剂,就没办法提供足够的发泡内压。配方调整的时候,可以把不同粒径或者不同载体体系的中温发泡剂复配起来,用来调节表观分解速率,比如把适量的细粒径粉体和母胶粒搭配着用,就能做到前期快速成核,后期平稳补气,最终形成均匀的闭孔结构,这部分调整需要结合密封件的厚度、硫化温度还有模压压力等工艺参数,一起做综合评估。

橡胶密封件发泡不均匀?从物理性质角度重新认识中温发泡剂-1

选型的时候首先要明确密封件的实际使用工况,确定好泡孔的类型还有密度目标,静密封件优先选细匀的闭孔结构,动密封件可以接受部分开孔的状态,之后再对照硫化仪曲线,找到胶料达到正硫化时间之前,150—170℃温度窗口内,分解温度和这个窗口重叠度比较高的中温发泡剂品种,最后再评估自家的混炼工艺,低剪切开炼机或者捏炼机的工况,一般不建议直接用容易飞扬的粉体,推荐用母胶粒或者经过低尘化处理的产品,高剪切密炼机的工况可以接受精细粉体,但要注意控制混炼温度,避免发泡剂提前分解。杜巴化学可以根据客户的实际需求,提供配方改性还有工艺改进的全流程技术支持,要是需要结合具体的配方、工艺要求还有性能目标评估对应的方案,也可以直接和杜巴化学的技术团队做进一步沟通。

橡胶密封件发泡不均匀?从物理性质角度重新认识中温发泡剂-2