平时做橡胶密封件的师傅都知道,产品的密封性能,很大程度上是靠泡孔均匀度还有闭孔率撑着的,生产的时候要是碰到泡孔大小差很多、局部塌掉或者出现串孔的情况,往往会让产品的压缩永久变形超标的,严重的话气密性直接就失效了。很多一线技术人员碰到这种情况,第一反应都是去调硫化温度、压力或者发泡时间,但是调完之后效果往往也没达到预期,这时候有个很容易被大家忽略的因素,其实就是发泡剂本身在胶料里的分散状态,还有它和橡胶基材的相容性,选对靠谱的发泡剂制造商提供的适配款产品,很多时候就能从根源上把这些生产难题给解决掉。我们这次就不扯那些太基础的理论了,直接盯着密封件模压发泡场景里的两大技术瓶颈说,就是发泡剂的均匀分散和配方体系相容性,也会从助剂形态、加工窗口匹配还有配方适配这些维度,拆解怎么根据EPDM或者NBR体系选适配的OBSH发泡剂产品。

平时大家用传统粉体OBSH发泡剂的时候,要是混炼阶段分散没做好,很容易在胶料里形成粉团或者发泡剂富集的区域,等到模压硫化的时候,这些区域会集中释放大量气体,直接导致局部过发泡,泡孔异常粗大,最后变成密封件的薄弱点,这种情况不少工厂都碰到过。一般来说细粒径的粉体发泡剂,混炼的时候分散性理论上是更好的,但是它的比表面积大,储存或者运输过程里很容易吸潮,还会因为静电作用抱团,进到密炼机里之后很难被完全打散,留下小颗粒团。还有相容性不足的问题,非极性的EPDM基材和极性的OBSH粉末之间界面张力本来就大,只靠机械剪切很难把它打散到理想状态,慢速混炼或者低剪切的工况下这个问题就更突出了。要解决这类问题的话,可以换个产品形态试试,比如选用预分散母胶粒形态的发泡剂,用高分子载体提前把OBSH给包覆住,能大幅提升它在基材里的相容性,这也是近些年不少发泡剂制造商在配方研发上的一个重要方向。

也不是所有母胶粒都能搞定密封件的生产问题的,同一款OBSH母胶粒,放到不同胶种或者不同填充体系里,最后出来的泡孔效果差异可能很大,大家评估发泡剂制造商提供的样品的时候,可以从几个角度提前做预判。母胶粒的载体树脂,必须要和主胶有足够的相容性,比如用EPDM体系的场景下,选高ENB含量载体或者EPDM共载体的产品,就能保证母胶粒在混炼初期快速熔融,均匀分散开;要是放到NBR体系里,极性不匹配的话,母胶粒在开炼机上还可能出现滑脱或者拖尾的情况,反而造成局部浓度不均,靠谱的发泡剂制造商在给客户推荐产品的时候,一般都会主动给出明确的体系适配建议。OBSH的分解温度大概在150-165℃,这个区间和很多硫磺硫化体系的硫化起步温度是很接近的,所以生产的时候很容易出现边硫化边发泡的情况,干扰气泡成核的过程,大家可以选带适当延迟分解功能的复配型母胶粒,也可以调整发泡剂的活化温度,比如搭配少量助发泡剂,就能拉出更宽的工艺窗口。助剂形态本身也会对工艺窗口产生影响,粉体的话分散难度比较大,但是要做高标准配方调整,比如增减用量的时候,操作起来简单直接;母胶粒的话分散性好,工艺重复性也不错,但是单批次母胶粒的用量通常没法做微调,得提前做配方转移测试;复配方案就是把发泡剂、分散剂、活化剂这些按特定比例预先混合好,能同时改善分散和反应过程,不过对发泡剂制造商的配方经验要求就比较高了。

密封件泡孔不匀?发泡剂制造商选型要关注扩散与相容性-1

密封件生产里常见的串孔还有闭孔率不足的现象,通常都和局部发泡压力失控有关系,发泡气体在胶料内部的压力分布不均匀的时候,相邻的泡孔就会破裂连通,碰到这种情况,光换不同品牌的发泡剂很难解决问题,更需要去关注发泡剂体系的放气曲线。用复配型发泡剂母胶粒的话,可以加入吸热型辅助助剂来平衡气体的释放速率,让泡孔在生长阶段受力更均匀,另外配合使用活度适中的活性氧化锌,还能辅助调节硫化速度,保证发泡和硫化的进程在时间轴上充分同步,最后得到更致密、更均匀的微孔结构,现在已经有技术比较领先的发泡剂制造商针对密封件的这类需求,开发出专用的微孔发泡母胶粒解决方案,在降低串孔风险的表现上也更稳定。

不管你选的是粉体还是母胶粒,量产之前都必须通过密炼机小实验测试分散性,先做小试再放大,母胶粒形态通常比粉体的批次稳定性更好,能减少生产过程里的偏差,也可以让供应商参与到你的配方优化过程里,把你现有的胶料配方参数,比如主胶类型、硫化体系、填料份数、目标硬度这些信息告知发泡剂制造商,借助他们的复配技术经验,有可能拿到更有针对性的产品推荐,而不是通用款的型号。杜巴化学可以根据你的实际生产需求,提供配方改性和工艺改进的全流程技术支持。

密封件泡孔不匀?发泡剂制造商选型要关注扩散与相容性-2