黄文润
（中蓝晨光化工研究院，成都610041
）摘要：介绍了几种胶辊用混炼硅橡胶的配制，包括低硬度胶辊用混炼硅橡胶、低环硅氧烷含量的胶辊用混炼硅橡胶、送纸胶辊用混炼硅橡胶及工业胶辊用混炼硅橡胶的配制。
关键词：混炼硅橡胶，胶辊，通用型，造纸中图分类号：T Q 333.93
文献标识码：A
文章编号：1009-4369（2006）04-0218-06
收稿日期：2005-10-11
。3.3胶辊用混炼硅橡胶的配制
利用硅橡胶的耐热性、低压缩永久变形性、防粘性制作的各种胶辊材料已在复印机、传真机、电脑等办公用品胶辊及聚乙烯（P E ）层压用胶辊，聚氯乙烯加工用胶辊、造纸用胶辊、消静电用胶辊、电晕放
电处理用胶辊、热压胶辊、拉幅机胶辊、各种导辊等工业胶辊中得到广泛应用。为适应各种胶辊的使用要求，混炼硅橡胶的品种有：通用型、耐高温型、导热型、导电型、半导电型，发泡型及液体硅橡胶等。本文仅介绍通用型混炼硅橡胶胶辊材料的配制。
图17
为复印机的剖面图［21］，其中的定影部
件是对复印画面质量影响最大的部件。硅橡胶是制作定影部件不可缺少的材料。图18是复印机定影部件的剖面图，表18、19为定影部件用胶辊的性能要求及胶辊的制作材料。 图17复印机的剖面图
图18复印机定影部件剖面图表18定影部件用胶辊的性能要求定影辊
加压辊耐热性耐热性导热性导热性弹性硬度稳定性防粘性防粘性耐油性耐油性尺寸精度尺寸精度
粘接性耐磨性消静电性
抗蠕变性
表19定影部件用胶辊的制作材料敷油定影器
无油定影器定影辊
氟树脂包覆辊
多层结构硅橡胶
氟树脂包覆辊硅橡胶辊加压辊硅橡胶辊
多层结构硅橡胶辊（氟
树脂包覆辊）
硅橡胶辊硅橡胶海绵辊
技术讲座
，2006，20（4）：218~223=
============================================================S I L I C O N EM A T E R I A
L
图19为P E 层压工艺流程示意图。260~320࠷的熔融P E 从T 型机头挤出，以条板状落
到基材上，与基材压合成5~40μm 厚的片材。层压胶辊一般由邵尔A 硬度为60~80度的硅橡胶制成；或采用两层结构，内层用成本较低的氯丁橡胶、外层用硅橡胶。基材为玻璃纸、纸、聚丙烯膜、聚酯膜、尼龙膜、铝箔等。
图20为聚氯乙烯（P V C ）膜的加工工艺流程示意图。P V C 膜的压花或消光采用硅橡胶辊，混炼硅橡胶中混有砂子（如碳化硅粉末等）。图21是抄纸工艺流程示意图。造纸工业中的抄纸过程使用硅橡胶辊时，可使纸张表面光滑流畅，辊的表面不会粘附沥青或树脂，并提高纸的榨水率。混炼硅橡胶的邵尔A 硬度通常为35~45度。
图19P E 层压工艺流程示意图
图20P V C 膜的加工工艺流程示意图
图21抄纸工艺流程示意图
胶辊的用途不同，对混炼硅橡胶性能的要求也不同。表20为市场上常见的胶辊用混炼硅橡胶的品级及性能。此类混炼硅橡胶的特点是压缩永久变形性好、耐磨性好。
表20胶辊用混炼硅橡胶的品级及性能1
）
品级
123456外观
钢套箱淡黄淡黄灰白灰白淡黄淡黄相对密度（25࠷）
1.17
1.21
1.08
1.12
1.171.57塑性值250~350
360~520
硫化后性能邵尔A 硬度／度304030406180拉伸强度／%2.35.55.07.59.28.4撕裂强度／k N ・m -110191418伸长率／%340 380
500
400
250
120
注：1
）硫化剂为双二五。3.3.1低硬度胶辊用混炼硅橡胶的配制［2
2-23
］
传真机、复印机中使用的硅橡胶辊，通常要
求邵尔A 硬度在40度以下；因此，混炼硅橡胶中填料量较少。为防止胶料的塑性值太低，影响其硫化成形时的加工性能，可适量加入碳酸镁。例如：100份甲基乙烯基硅橡胶生胶［（C H 3）3 S i O 1／2链节封端，（C H =2C H ）（C H 3）S i O 链节摩尔分数为0.15%，平均聚合度为6000］中，加入5份气相法白炭黑、10份硅藻土、1份碳酸镁，在捏合机中混炼均一，150࠷下处理2h
，配成胶料1。将胶料在双辊炼胶机上与1份2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧）己烷（简称
第4期黄文润.混炼硅橡胶的配合技术（四）・219・
双二五）混合均一；然后，在辊距为1m m 及5m m 条件下分别打卷出片20c m ，评价混炼胶的表面情况；再将混炼胶在170࠷*10m i n 条件下热压硫化成2m m 厚的试片，在200࠷*4h 条件下在烘箱中二次硫化。测其性能，结果见表21
。为比较，胶料中不加碳酸镁，其它条件相同，配成胶料2；在上述胶料中，分别加入相当
于铂质量分数为15*10
-6的氯铂酸辛醇配合物及2份（C H 3）3S i O 1／2
链节封端、粘度（25࠷，下同）20m m
2／s 的聚甲基氢硅氧烷，不加双二五，在双辊炼胶机上混合均一，配成胶料3~4
；按上述方法评价胶料的加工性能及力学性能，结果见表21
。表21低硬度混炼硅橡胶的性能比较
胶料编号
1
234塑性值（20࠷*10m i n ）132133145144邵尔A 硬度／度32323031拉伸强度／M P a 3.33.22.72.6伸长率／%490470
590540混炼加工性良好差良好差5m m 厚试片气泡量无多无多表面均一收缩均一收缩
1m m 厚试片气泡量无多无表面
均一
收缩
均一
粘附由表21可见，添加碳酸镁可以改进胶料的加工性。
为改善硅橡胶胶料的加工性，提高其塑性值，也可以添加特殊结构的硅树脂，如由聚硅酸乙酯和1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷的缩聚物与
α，w -二乙烯基聚二甲基硅氧烷低聚物的加成产物。例如：10份S i O 2质量分数为40%的聚硅酸乙酯（S i l i c a t e -40）中，加入0.6份1，3，5，7
-四甲基环四硅氧烷、1000*10
-6份三氟甲烷磺酸，氮气保护下室温搅拌4h 后，用碳酸氢钠
中和、硫酸镁脱水过滤、甲苯稀释。将其逐渐滴入50份乙烯基硅油［（C H 3）2（C H =2C H ）S i O 1／2
链节封端（其摩尔分数为3.08%）、（C H 3）2S i O 链节摩尔分数为96.92%、聚合度为65
］与氯铂酸的辛醇溶液（铂的质量分数为100*10
-
6）的混合液中，搅拌均匀后在100࠷减压下蒸出甲苯
即可。将2份这种树脂与100份甲基乙烯基硅橡
胶生胶［（C H 3）2（C H =2C H ）S i O 1／2
链节封端、（C H =2C H ）（C H 3）S i O 链节摩尔分数为0.15%，（C H 3）2
S i O 链节摩尔分数为99.825%，平均聚合度约8000］、20份比表面积200m 2／g 的气相法白炭黑在捏合机中混炼均一，150࠷处
理2h ，配成胶料5。为比较，用4份平均聚合度为10的羟基硅油代替上述硅树脂，其它条件不变，配成胶料6。将胶料返炼10m i n 后测塑性值；然后，在100份胶料中，加入0.03份氯铂酸的辛醇溶液（铂质量分数为1%）、0.25份四甲基四乙烯基环四硅氧烷及1.2份结构如式17的含氢硅油，在双辊炼胶机上混炼均一，170࠷*10m i n 条件下热压硫化成2m m 厚的试片，200࠷*4h 条件下二次硫化。测其性能，结果见表22
。表22结构化控制剂种类对混炼硅橡胶性能的影响胶料编号
56塑性值（20࠷*3m i n ）240150硫化后性能邵尔A 硬度／度3332伸长率／%420440拉伸强度／M P a 5.55.4压缩永久变形／%
3
橡塑发泡保温材料8
3.3.2低环硅氧烷含量的胶辊用混炼硅橡胶的
配制
［24］复印机、传真机中使用的胶辊材料中，低摩尔质量环硅烷较多时，其挥发易造成电接点接触故障和画面不清晰。通常，减少低摩尔质量环硅氧烷（D 3~D 20）含量的方法是将甲基乙烯基硅橡胶生胶减压下提馏及延长二次硫化时间，工艺上很麻烦。在混炼硅橡胶中添加低摩尔质量环硅氧烷含量少的球形硅橡胶微粉，可降低胶辊中低摩尔质量环硅氧烷的含量，且硬度不会上升，其它物性不会下降。这种球形硅橡胶微粉中低摩尔
质量环硅氧烷的质量分数应在1500*10
-6以下，平均粒径0.5~50μm ，添加量为100份甲
基乙烯基硅橡胶生胶中加80~250份。
例如：100份甲基乙烯基硅橡胶生胶［（C H 3）2S i O 2链节摩尔分数为9
无纺布挂历9.825%，・220・第2
卷
（C H=
2
C H）（C H3）S i O链节摩尔分数0.15%，
（C H=
2
C H）（C H3）2S i O1／2链节摩尔分数为
0.025%，D3~D20的环硅氧烷摩尔分数为8000 *10-6，平均聚合度约5000］中，加入3份二苯基硅二醇、4份平均聚合度为10的羟基硅油，40份比表面积200m2／g的气相法白炭黑，在捏合机中混炼均匀，热处理2h后配成胶料。100份上述胶料中，加入15份比表面积200m2／g、经表面处理的气相法白炭黑及130份粒径5~50μm、D3~D20环硅氧烷质量分数为973*10-6的球形硅橡胶微粉，在加压密炼机中充分混炼后，在双辊炼胶机上与1.3份双二五混合均匀，配成混炼硅橡胶7。将混炼硅橡胶在金属模具中与表面经过涂布处理的辊芯成形，制成直径20m m 的胶辊。成形温度165࠷、时间15m i n、压力7.0M P a。测定这时胶辊中D3~D20的含量。然后，将胶辊在200࠷*4h条件下二次硫化，再
测胶辊中D
3
~D20的含量及硫化胶的物性。结果见表23。
为比较，上述混炼硅橡胶中不加硅橡胶微粉，其它条件不变；不加硅橡胶微粉，但二次硫化时间改为200࠷*20h；硅橡胶微粉代以等量的石英粉，配成胶料8~10。同样条件制成胶辊，评价性能，结果见表23。
表23胶辊用混炼硅橡胶的配方与性能比较胶料编号78910
硅橡胶微粉用量／份130000
石英粉用量／份000130
D3~D20质量分数／*10-6
一次硫化后3430740074407400
二次硫化后1221345025001500硫化后物理性能
邵尔A硬度／度40555785
回弹性／%80505125
由表23可见，添加硅橡胶微粉可显著降低胶辊中低摩尔质量环硅氧烷含量，且硫化胶的硬度低、回弹性好，可用作感光转筒周边的各种胶辊材料。
3.3.3送纸胶辊用混炼硅橡胶的配制［25-27］
复印机中的送纸辊通常使用摩擦系数比硅橡胶高的三元乙丙橡胶、聚氨酯橡胶等材料制作。随着复印机技术的发展，对胶辊的耐温性、耐光性等提出了更高的要求，而硅橡胶改进后的耐磨
性、摩擦系数也达到了送纸胶辊的要求；所以硅橡胶送纸胶辊取得了实际应用。改进硅橡胶耐磨性的方法是在混炼硅橡胶中添加适量的硅橡胶微粉或非硫化性硅橡胶生胶。
例如：100份甲基乙烯基硅橡胶生胶［（C H
3
）
气相法白炭黑2
（C H=
2
C H）S i O1／2链节封端，
（C H
3
）
2
S i O链节摩尔分数99.8%，（C H=
2
氨基丙醇
C H）
（C H
3
）S i O链节摩尔分数为0.16%，平均聚合度约3000］中，加入15份比表面积200m2／g 的气相法白炭黑、3份粘度30m m2／s的α，w-二羟基聚二甲基硅氧烷，在捏合机中混炼均一；然后，在170࠷下热处理2h，再分别加入15份及30份平均粒径10μm的球形硅橡胶微粉，继续在捏合机中混炼均一，配成胶料11~12。将100份胶料与1份双二五在双辊炼胶机上混合均一，配成送纸胶辊用混炼硅橡胶，并评
价混炼硅橡胶在双辊炼胶机上的加工性能。将混炼硅橡胶在170࠷、10m i n、2.5M P a条件下硫化成为2 m m厚的试片，再在200࠷烘箱中二次硫化4h。将制得的试片置于水平的平台上，在其表面覆盖1张优质纸，并加载质量为200g的长方体（5 c m*5c m*1c m），将长方体在硅橡胶试片上作定速拉动时，由拉动力求动摩擦系数。另外，在直径为5m m、表面经过处理的不锈钢辊芯上包覆混炼硅橡胶，在金属模具中在170࠷*10m i n 条件下热压成形，在200࠷烘箱中二次硫化4h，将胶辊在圆筒研磨机上研磨；评价胶辊的耐磨性，再将研磨后的胶辊安装在商品复印机上，作10万张上等纸的送纸性评价。为比较，按表24配方配制混炼硅橡胶13~15，并在同样条件下评价其性能。结果见表24。
混炼硅橡胶中添加适量的非硫化性硅橡胶生胶，可提高胶辊的摩擦系数；且在送纸过程中无油渗出，摩擦系数也不会下降。非硫化性硅橡胶生胶的用量应控制在硫化后50࠷下施加动态应力时损失系数（t a nδ）在0~0.1之间。非硫化性硅橡胶生胶的平均摩尔质量在105~106g／m o l 之间，用量为100份硅橡胶胶料中加5~100份。例加：100份用甲基乙烯基硅橡胶生胶配制的硅橡胶胶料（日本东丽有机硅公司的S E1140U）中加入1.3份双二五质量分数为50%的双二五硅油膏，非硫化性硅橡胶生胶（平均摩尔质量为
第4期黄文润.混炼硅橡胶的配合技术（四）・221・
表24送纸胶辊用混炼硅橡胶的配方比较
雷击次数
胶料编号
11
12
13
14
15配方／份
甲基乙烯基硅橡胶生胶100100100100100气相法白炭黑1515152540结构化控制剂33358球形硅橡胶微粉15300020加工性1）
!!*"#动摩擦系数（一）1.81.81.81.51.2邵尔A 硬度／度2530203045耐磨性!
!
*
"
!
送纸性2）
!!#"*
注：1）!为最好、#为良好、"为不好、*为极差；2）10万张优质纸送纸过程中无滑纸现象发生为!，发生1~5次滑纸为#，发生6~10次滑纸为"，发生11次以上滑纸为*。
2*105g ／m o l 的聚二甲基硅氧烷）用量分别为5份、20份、40份、60份及100份，混炼均匀，配成混炼硅橡胶（胶料16~20
）。为比较，不加非硫化性硅橡胶生胶，配成混炼硅橡胶21，添加120份非硫化性生胶的混炼硅橡胶的混炼性非常差，不能制成均匀的混炼硅橡胶。将配制的混炼硅橡胶包覆在外径为10m m 的辊芯表面，放入金属模具中，在160࠷下热压硫化成外径为（19.7+0.15）m m 、高为（10+0.3）m m 的胶
辊；200࠷下二次硫化4h ，将辊芯抽出，制成胶辊。按下述方法评价胶辊的性能，结果见表25
。损失系数t a n δ的测定：50࠷下用粘弹性波谱仪测定t a n δ，压缩负荷250g ，频率10H z
。摩擦系数的测定：图22为摩擦系数测定装置示意图。
图22摩擦系数测定装置示意图
如图22所示，将负载元件1接在纸2上，板3表面贴合氟塑料片以抑制摩擦；将辊筒4置于板上方，并安置转轴5。按黑矢线方向在板3
上施加负荷m （300g
），转动转轴5，使胶辊4以100m m ／s 的线速度旋转拉动力f （g ），按下式计算摩擦系数μ。
μE f m
纸2可以是附着硅油的纸，也可以是没有附着硅油的纸。硅油附着纸为涂布有2g 硅油的A 4普通复印机用纸。没有附着硅油的纸为普通A 4复印机用纸。
磨损量的测定：将胶辊固定在摩擦系数测定装置上，在同样负荷及线速度下旋转，一端不接负载元件1，使纸2连续通过1.5万张，胶辊送纸前后的质量之差即为磨损量，m g
。硬度的测定：采用日本高分子计器公司的微型硬度计（M D -1
）测定。表25送纸胶辊用混炼硅橡胶的性能比较
胶料编号1617181920
21
是否有油析出无无无无无无损失系数t a n δ0.06700.06760.08080.09380.1320.0668邵尔A 硬度／度20.418.614.812.910.523.4摩擦系数
硅油附着纸1.031.031.061.181.220.90普通纸1.281.321.351.391.341.32磨损量／m g
253540566035
由表25可见，采用没有加非硫化性生胶的混炼硅橡胶制成的胶辊对硅油附着纸的摩擦系数μ小于1
.0，说明摩擦力不够；采用添加非硫化性生胶的混炼硅橡胶制成的胶辊对硅油附着纸的摩擦系数μ都在1.0以上，说明有足够的摩擦力。
3.3.4工业胶辊用混炼硅橡胶的配制［
2
8］
在混炼硅橡胶中添加聚甲基乙烯基硅倍半氧
・222・
第2
卷
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议