在硅橡胶的工业应用中，除了日益普及的液体硅橡胶（LSR）注射成型外，混炼型硅橡胶（High Consistency Rubber, HCR）仍是制造厚壁、大尺寸或高力学强度制品的主流工艺，广泛用于电线电缆、医疗导管、汽车密封条、键盘按键等领域。其加工过程看似传统，实则融合了高分子化学、流变学与热力学的精密控制，是一场从粘稠生胶到高性能弹性体的蜕变之旅。

第一步：生胶选择与预处理

混炼型硅橡胶以高分子量（通常>50万）的聚二甲基硅氧烷（PDMS）为基体，呈白色半透明块状。根据用途，可选择不同乙烯基含量（提供硫化位点）、不同分子量分布的产品。生胶在使用前需在开炼机或密炼机中“破胶”，使其软化并去除储存过程中形成的凝胶块，确保后续混合均匀。

第二步：混炼与补强

纯硅橡胶强度极低（<0.5 MPa），必须添加补强填料。最常用的是气相法白炭黑（比表面积200–400 m²/g），其纳米级粒子通过氢键网络与硅橡胶分子链缠结，大幅提升拉伸强度至6–12 MPa。混炼在双辊开炼机或密闭式捏合机中进行：先将生胶包辊，逐步加入白炭黑，同时控制辊温（40–60℃）防止焦烧。此过程需数轮“割刀翻炼”，确保填料无团聚、分散均匀。

第三步：结构化控制与热处理

新混炼的胶料常出现“结构化”现象——即存放后变硬、塑性下降，源于白炭黑表面硅羟基与硅橡胶链的缩合反应。为抑制此效应，需加入结构控制剂，如六甲基二硅氮烷（HMDS）或低分子羟基硅油，封端活性羟基。随后进行热处理（150–180℃×2–4小时），使结构控制剂充分反应，稳定胶料门尼粘度，便于后续压延或挤出。

第四步：硫化体系添加

混炼型硅橡胶主要采用过氧化物硫化（如2,4-二氯过氧化苯甲酰DCBP、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷DBPH）。在冷却后的胶料中加入过氧化物及助交联剂（如TAIC、TAC），于低温（<40℃）下短时混匀，避免提前分解。部分高端应用（如食品、医疗）则转向铂金催化加成硫化，但需严格隔离含N、P、S等毒化物质。

第五步：成型与一次硫化

胶料经压延成片、挤出成条或模压预成型后，进入一次硫化（也称“正硫化”）。在平板硫化机、连续硫化线（如热空气、微波、盐浴）中，于160–180℃加热10–30分钟，使过氧化物分解产生自由基，引发C–C交联。此时制品获得基本形状与弹性，但内部仍含少量低分子副产物（如苯乙酮、甲烷）。

第六步：二次硫化（后烘）

为提升性能稳定性，尤其用于医疗、食品或高温环境的制品，必须进行二次硫化：在200℃空气循环烘箱中加热4–8小时。此过程促使残余过氧化物完全分解，挥发性副产物逸出，交联网络进一步完善，显著降低压缩永久变形，提高耐热老化性。

第七步：检验与后处理

成品需经物理性能测试（拉伸、硬度、撕裂）、外观检查（无气泡、杂质）、以及特定应用验证（如生物相容性、电性能）。部分制品还需进行表面处理（如等离子清洗提升粘接性）或印刷标识。

整个流程中，温控、时间、剪切速率的精确管理至关重要。任何环节偏差都可能导致焦烧、欠硫、喷霜或性能不均。正因如此，混炼型硅橡胶虽“传统”，却始终是高性能弹性体制备的可靠基石。

总而言之，混炼型硅橡胶的加工，是一门融合经验与科学的工艺艺术。它用看似粗犷的机械之力，雕琢出分子尺度的完美网络，最终赋予产品在极端环境中沉默而坚韧的生命力。



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