阻燃硅橡胶的配方设计毕业设计(编辑修改稿)

阻燃硅橡胶的配方设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

化镁和氢氧化铝等无卤阻燃剂在燃烧时无有害气体释放 燃烧后的不会对环境造成污染 因此作为环保型阻燃剂得到广泛应用但氢氧化镁和氢氧化铝只有在大量添加时才有明显的阻燃 效果。 而大量添加氢氧化镁和氢氧化铝对硅橡胶的物理性能等产生较大损害 ， 为了得到具有优异阻燃性能和较好物理性能的硅橡胶材料 ， 目前比较常用的做法是采用一些具有协同阻燃效应的物质与氢氧化镁等并用 ， 这些物质包括红磷 ，硼酸锌 ，纳米粘土和铂金催化剂等。 阻燃剂开发的必然趋势是 :低卤、 低烟、 低毒以及对材料影响小的复合阻燃体系。 基于人们对环保的要求 ,有些欧洲国家正在限制使用卤系阻燃剂 ,力图加快阻燃剂的无卤化进程。 但是 ,由于寻找与溴类阻燃剂同样高效的替代陕西理工学院毕业设计 第 3 页 共 25 页 品比较难 ,加上经济及技术上的原因 ,估计在世界范围内 ,尤其是在发展中国家 ,用 无卤阻燃剂代替卤系阻燃剂 ,还会有很长的一段路要走 ,现用阻燃剂还会有 3% ~ 4%的年增长率本文以甲基乙烯基硅橡胶为原料 ,用氢氧化铝、 三氧化二锑 为阻燃剂作对比实验 ,同时引入 MoO3 作消烟剂 ,研制出阻燃硅橡胶的最佳配方。 阻燃效果用自熄时间判定。 综上所述 ， 通过添加特殊的填料使得硅橡胶在高温火焰下可以形成坚硬的隔层来达到阻燃防火的目的 ， 已成为研究的主要方向。 国外在阻燃防火硅橡胶的研究领域 ， 已做了大量深入的工作 ， 开发出了种类繁多 ， 性能优异的产品。 阻燃硅橡胶 应用领域 有机硅橡胶具有卓越的耐高温与耐低温 性 ， 优良的电绝缘性和化学稳定性 ， 良好的耐老化性 ， 突出的表面活性、憎水防潮和生理惰性等。 同时有机硅橡胶燃烧时少烟无毒、 燃烧热值低、火焰传播速度慢 ， 在阻燃和耐高低温方面有特殊性能，使其在航空航天、办公自动化设备、电子电气、电力传输及机械部件等领域以及消防等领域得到了广的用本次试验主要研究其在消防领域的应用。 第二章 实验部分 主要原料 聚甲基乙烯基硅氧烷 （ 简称硅橡胶生胶 ):110 2， 摩尔质量 45179。 104～ 70179。 104g/mol, 广东新会彩艳有机硅材料有限公司 ； 气相法白炭黑 :QS－ 20A,日本 Tokuyama公司 ； Al(OH)３ 水的质量分数为 % %， 广东台山化工厂 ； 三氧化二锑 ( Sb2O3)： 天津石英钟厂霸州市化工分厂 ；硫化剂（ BPO）；促进剂；防老剂；硫化剂促进剂（ ZnO）；结构控制剂（硅油）。 实验配方 实验设备 开炼机 ： XK 160， 广东湛江机械厂 ； 油压平板硫化机 : XLB D250KN, 浙江湖州宏图机械厂 ； 材料拉力机 : XXL 2500N, 上海橡胶机械厂 ； 硬度计 : XHS A 型 , 营口市北方检测仪器厂。 氧指数测定仪 : HC 2, 江苏省江宁县分析仪器厂。 T G209 型热重 ( TG)分析仪 ,德国耐驰公司产品。 试样制备 在开炼机上将硅橡胶生胶包辊 , 然后依次加入气相法白炭黑、 结构控制剂（硅油）、防老剂、促进剂、。 混炼均匀后出片 ，当辊的温度升高后 在开炼机上加 入氢氧化铝、 三氧化二锑 ( Sb2O3)、 硫化剂 BPO和硫化剂促进剂（ ZnO）， 返炼并薄通 10次 , 出片 , 裁片。 测定正硫化时间 , 试样硫化条件为 1700C179。 15min。 测试分析 (1)阻燃性能 燃烧 氧指数 (OI值 )： 按 GB 107071989 测定 ； 垂直 燃烧性能按 GB/T 134881992测定。 发烟量 :A级为无烟至极少量烟 ， B级为少量烟 ,C级为较多烟 ,D级为大量烟 ； (2)物理性能 邵尔 A 型硬度按 GB/T 5311999 测定。 拉伸强度和拉断伸长率按 GB/T 5281998 测定 ； 撕裂强度按 GB/ T 5291999测定 ,拉伸速度为。 (3)电绝缘性能 体积电阻率和表面电阻率用高阻计按 GB14102020测定 ； 介电常数和介电损耗因数用 Q表按 GB 1409 2020测定。 (4) SEM 分析 将试样的拉伸断面用 离子溅射仪喷金处理后用 SEM 观察并拍照。 （ 5)TG分析 采用 TG分析仪测定试样的 TG 曲线 ,升温速率为。 温度范围为 40～ 7000C,空气氛围。 结果与讨论 陕西理工学院毕业设计 第 4 页 共 25 页 参考文献 致谢 间不够、锻造温度过高或过低，变形程度太大，变形速度太高、锻造过程中产生的弯曲、折叠没有及时消除，再次进行锻造，都很可能产生表面裂纹。 铝合金锻件的内部裂纹主要是由于坯料内存在有粗大的氧化物夹渣和低熔点脆性化合物，变形时在拉应力和切应力的作用下产生开裂，并不断扩大。 此外，由于铝合金的锻造温度范围 很窄，如果模具和锻造工具没有预热，或预热温度不够也很有可能会引起锻件产生裂纹 [6]。 折叠是造成铝合金模锻件废品的一个主要缺陷，锻件因折叠造成的废品约占整个废品率的 70%～ 80%以上。 它是由于模锻时金属对流，形成某些金属的重叠，最后压合而成为折叠。 产生折叠的原因有：锻件各断面形状和大小变化太剧烈，难以制坯，使金属流动复杂；形状复杂的锻件，没有预制坯和预锻，或者预制坯和预锻模膛设计不合理，与终锻模膛配合不当，局部金属过多或过少；操作失误，润滑不均，加压速度太快等。 、涡流和穿流 其形成原 因与折叠基本相同，也是由于金属对流或流向紊乱而造成，只不过有的部位尽管存在有流线不顺和涡流现象，但未能发展成折叠那样严重的程度。 穿流和涡流能明显的降低塑性指标、疲劳性能和抗腐蚀性能。 锻铝和硬铝很容易产生大晶粒，它们主要分布在锻件变形程度小而尺寸较大的部位、变形程度大和变形激烈的区域以及飞边区附近。 另外，在锻件的表面也常常有一层粗晶，其产生原因有两种情况：其一，是挤压坯料表层粗晶环被带入锻件；其二，是模锻时模膛表面太粗糙，模具温度太低，润滑不良，使表面接触层激烈剪切变形，因而产生粗晶。 、起皮和表面粗糙 铝合金因质地很软，外摩擦系数大，最容易粘模，这不仅会引起锻件起皮，使锻件表面粗糙，有时甚至因不能脱模而中断生产。 起皮，即在锻件表面呈薄片状 翘起 或脱落，主要原因是由于模膛表面粗糙、变形过于激烈、变形速度太快、变形温度太高、变形量太大，模锻时没有润滑或润滑不良造成的。 锻件表面粗糙产生主要原因是由于模锻表面不光滑，润滑剂不干净或燃点太高，涂抹过多，模锻时未完全挥发，残存在锻件表面上，蚀洗后在锻件表面上显现出不同的蚀洗深度 [79]。 锻铝的典型牌号有 LD22(6070)、 LD10(2020)、 LD30(6061)、 LD31(6063)等。 LD22 具有良好的塑性，冷、热态都易成形，广泛用于制造中等强度常温下工作的锻件、挤压型材和管材。 LD10又称高强度硬铝，与 LY12 合金的强度相当，锻造性能较 LY12 好，有良好的塑性，有较好的耐热性和可焊性，但材料的纵向和横向性能差距较大，可加工成管、棒、型、线及锻件，主要用作高负荷的结构件。 LD30和 LD31具有中等强度，有良好的塑性和优良的可焊性、抗蚀性，无应力腐蚀裂倾向，可阳极氧化，适合作建筑装饰型材及各种需要良好耐蚀性要求的结构件、工业材。 大多数 锻造连杆是用铝合金 6061(美国 ASTM 牌号 )成形的， 即 中国锻铝牌号 LD30。 6061合金其化学成分为 (%)： ～ 、 、 ～ 、 、 ～ 、 ～ 、 、15Ti、其它杂质单个 、杂质总和 、其余为 Al。 6061合金产品大多在固溶处理与时效后应用，即在 T6 状态下应用，时效温度 为 155～ 165186。 C，保温 18h。 6061铝合金的锻造温度范围为 482186。 C～ 432186。 C。 此外 铝合金 606 608 20 6070等也常被用作锻造连杆 的材质。 综合所述，铝合金具有密度小、比强度和比刚度高等优点，能够更大程度的节省材料和减轻重量，且其 还 可以在锻锤、螺旋压力机、顶锻机和扩孔机等各种锻造设备上锻造，可以自由锻、模锻、顶锻、辊锻和扩孔。 由于铝合金具有以上一系列的优点，所以铝合金锻件在航空航天、汽车、船舶、列车、兵器、电讯等工业部门备受青睐 ,应用范围越来越广泛。 开式模锻成形工艺简介 21 世纪的塑性加工产品向着轻量化、高强度、高精度、低消耗的方向发展。 采用塑性精密成形的方法成形零部件，是当今制造行业缩短制造过程、提 高工作效率的有效途径。 塑性精密成形可以陕西理工学院毕业设计 第 5 页 共 25 页 得到尺寸和形状精确的、内部及表面没有缺陷的产品。 在精密塑性成形方法中，模锻是较基本和较常用的成形方法，它是利用锻模模膛使坯料变形而获得锻件的一种成形工艺。 模锻可分为开式模锻和闭式模锻。 本文主要研究开式模锻。 开式模锻的定义和成形过程 开式模锻时 金属 充填模膛的方式主要有镦粗方式和压入方式两类。 后一种是由孔板间镦粗发展过来的， 如 成形图 (a)所示的锻件，将坯料放在孔板间镦挤，如图 (b)所示，使金属挤入孔内。 坯料内各处金属由于具体的受力情况不同分别向 两个方向流动，在坯料内每瞬间都有一个流动的分界面，分界面的位置取决于沿两个方向流动阻力的大小。 为使较多的金属流入孔内获得要求的锻件，必须创造条件增加沿径向外流的阻力，但是这样做不仅浪费了大量的金属，还增加了切削加工量，于是人们在实践中改进了工具，将孔板改为模具 如 图 (c)。 这样，除了垂直方向的模壁引起的阻力外，由于飞边部分减薄了，阻力也增大了。 径向阻力增大，保证了金属流入孔内，充满模膛，最后多余的金属由飞边处流出，这即是开式模锻 [10]。 (a) (b) (c) 图 孔板间镦粗和开式 模锻 开式模锻时，锻件的成形过程可以分为三个阶段，如图。 第Ⅰ阶段是由开始模压到金属与模膛侧壁开始接触为止；第Ⅰ阶段结束到充满模膛为止为第Ⅱ阶段；此后，多余金属由桥口流出为第Ⅲ阶段。 第Ⅱ阶段金属的变形量最大，变形最复杂，此阶段是锻件成形关键阶段。 因此，研究锻件的成形问题，主要研究 第Ⅱ阶段，而计算变形力时，则应按第Ⅲ阶段。 但应指出，通常情况 第Ⅱ阶段金属充填型腔的难易程度，对第Ⅲ阶段的变形力大小有重要 影响。 第 Ⅰ 阶段 第 Ⅱ 阶段 第 Ⅲ 阶段 图 开式模锻时金属的变形过程 铝合金模锻工艺中的几个主要问题 铝合金模锻时，通常需要对坯料加热和对模具进行预热，并在一定温度范围内进行锻造。 这样有利于金属的流动，降低变形抗力，容易成形形状复杂的零件。 在铝合金模锻成形过程中，需要注意如下几个主要问题。 模具材料的选用 在热模锻成形过程中，模具材料要经受高的变形抗力及热应力的综合作用。 当应力超过 一定数值后，便 会 在模具表面上形成裂纹。 因此在进行工艺设计时，需充分考虑模具的受力条件和温度条件，务必保证模具的强度、硬度和韧性都达到生产要求 [11]。 陕西理工学院毕业设计 第 6 页 共 25 页 影响模具寿命的因素很多，关键是模具本身的材质起着决定的作用。 常用的热作模具钢有以下几种：第一种， 5CrNiMo，其主要用于大型锻模，但其淬透性不够高，回火稳定性也不高，其性能不能满足大截面锻模对使用性能的要求；第二种， 5CrMnMo，它的力学性能与 5CrNiMo 相近， 5CrMnMo 的强度略高于 5CrNiMo，而冲击韧性明显低于 5CrNiMo，适用于 制造具有较高强度和耐磨性要求，而韧性要求不甚高时的各种中、小型锤锻模具及部分压力机模块，也可用于工作温度低于 500℃ 的其他小型热作模具钢；第三种， 4Cr5MoSiV1(AISIH13)，用作热挤压模和铝合金压铸模，具有很高的淬透性、淬硬性和韧性，在使用温度不超过 600℃ 时有良好的冷热疲劳抗力，有比较高的使用寿命；第四种， 4Cr3Mo3W2V(代号 HM1)，它是我国自行研制成功的一个钢种，在保持较好的强韧性条件下具有比较高的热稳定性，具有比较好的综合性能，广泛应用于制作热挤压模、精锻模、有色金属压铸模等 [1113]。 近年来，国内外又出现了几种新的热 作模具钢，如 3Cr3Mo3W2V、 5Cr4W5Mo2V、 2Cr3Mo2NiVSi 等，该系列新型模具钢显著的提高模具材料的强度和硬度，又有良好的热稳定性、抗龟裂性和韧性，因而显著的提高了模具寿命。 模具预热 模锻时模具通常是要加热，模具预热可使模具表面温度与坯料温度之间的温差降低，从而大大减少模具表层的热应力，延长 模具的寿命。 此外，预热模具将使锻件金 属表层冷却减缓，这无疑将有利于金属流动和充满模膛。 对于流动性差的铝合金来说，模具预热就 显得 尤为 重要。 预热温度视所用设备类型而定，用锻锤或速度较快的机械压力机时，预热温度最好能到 250℃或更高温度，使用速度较慢的液压机， 特别是模锻小公差或形状复杂的锻件时，模具应预热到 450℃～500℃。 通常在 250℃～ 400℃ 的温度范围内， 模具的综合机械性能最好 [14]。 成形温度的控制 模锻前，通常要将金属坯料加热到一定的温度才 可 进行锻造。 金属坯料随着加热温度的升高，其屈服极限 S 逐渐。