交聯(lián)劑對高強度縮合型室溫硫化硅橡膠性能的影響

劉光勛等

摘要：研究了正硅酸乙酯和含氫硅油2種交聯(lián)劑對高強度縮合型RTV硅橡膠的常溫和熱空氣老化后力學(xué)性能及熱失重的影響。結(jié)果表明，在常溫下和熱空氣老化后，以含氫硅油為交聯(lián)劑的高強度縮合型RTV硅橡膠的拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度和180°剝離強度均顯著高于以正硅酸乙酯為交聯(lián)劑的RTV硅橡膠，尤其是撕裂強度高于后者1倍多。在空氣和氮氣氣氛下，含氫硅油為交聯(lián)劑的RTV硅橡膠熱穩(wěn)定性能均優(yōu)于正硅酸乙酯為交聯(lián)劑的RTV硅橡膠。

關(guān)鍵詞：交聯(lián)劑；正硅酸乙酯；含氫硅油；縮合型RTV硅橡膠

中圖分類號：TQ433.4+38 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2014）08-0046-03

縮合型室溫硫化（RTV）硅橡膠按產(chǎn)品形態(tài)可分為單組分和雙組分。雙組分縮合型RTV硅橡膠是最常見的RTV硅橡膠，它的主要特點是硫化時不放熱、不吸熱、不膨脹、收縮小、硫化交聯(lián)反應(yīng)可以在內(nèi)部和表面同時發(fā)生，并可以進行深部硫化；因此，雙組分縮合型RTV硅橡膠在建筑、汽車、電子電器、機械、化工、輕工等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用[1]。不同的縮合型RTV硅橡膠交聯(lián)劑的反應(yīng)活性不同，硫化后硅橡膠的交聯(lián)結(jié)構(gòu)、交聯(lián)密度等不同導(dǎo)致力學(xué)性能、老化性能等差異[2～6]。因此，不同交聯(lián)劑對縮合型RTV硅橡膠性能的影響成為一個研究關(guān)注點。

本文研究了正硅酸乙酯和含氫硅油2種交聯(lián)劑對高強度縮合型RTV硅橡膠性能的影響，為高強度縮合型RTV硅橡膠的交聯(lián)劑選擇提供依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 主要原料

端羥基液體甲基硅橡膠，8 000 mPa·s，江西星火有機硅廠；氧化鐵，工業(yè)品，上海一品國際顏料有限公司；ND-42，工業(yè)品，南京品寧偶聯(lián)劑有限公司；含氫硅油，含氫量≥1.2%，無錫市全力化工有限公司；KH-CL，工業(yè)品，中國科學(xué)院化學(xué)研究所；正硅酸乙酯和二月桂酸二丁基錫，化學(xué)純，北京化學(xué)試劑有限公司；NJD-6底膠，自制。

SG150三輥研磨機，秦皇島市撫寧機械化工廠；平板壓機，自制；XMTA-700P熱老化烘箱，銀河儀器廠；T2000電子拉力試驗機，北京市友深電子儀器廠；PerkinElmer Pyrisl TGA熱失重分析（TGA）儀。

1.2 試樣制備

RTV硅橡膠的參考配方見表1。

按表1配方稱量各種原料在搪瓷盤中簡單混合后，在三輥研磨機上研磨3遍即可出料。

標(biāo)準(zhǔn)試片制備：將混煉均勻的膠料在25 ℃的平板壓機上硫化1 d，然后在70 ℃烘箱中硫化1 d。

剪切強度和180°剝離強度試樣制備：采用陽極化鋁合金作為基材，先將陽極化鋁合金試片清洗干凈并干燥后，涂一薄層NJD-6底膠，晾干1 h以上后再涂敷縮合型RTV硅橡膠。將制備好的試樣先在25 ℃下硫化1 d，后在70 ℃烘箱中硫化1 d。

1.3 性能測試

標(biāo)準(zhǔn)試片：按HB 5246—1993制備；

硬度：按GB/T 531—2008測試；

拉伸性能：按GB/T 528—2009測試；

撕裂強度：按GB/T 529—1991測試；

剪切強度：按HB 5250—1993測試；

180°剝離強度：按HB 5249—1993測試；

熱失重分析（TGA）：采用空氣和氮氣氣氛，升溫速率為10 ℃/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 交聯(lián)劑對縮合型RTV硅橡膠拉伸性能的影響

4種交聯(lián)劑對縮合型RTV硅橡膠拉伸性能的影響見表2。

由表2可知，采用正硅酸乙酯和含氫硅油為交聯(lián)劑的縮合型RTV硅橡膠，其拉伸強度和斷裂伸長率均較高；采用ND-42和KH-CL為交聯(lián)劑的縮合型RTV硅橡膠，當(dāng)粘料和交聯(lián)劑混合時，黏度增加很快，工藝性能較差，且硫化膠的拉伸強度和斷裂伸長率均較低?？梢?，要得到高強度RTV硅橡膠須采用正硅酸乙酯或含氫硅油作為交聯(lián)劑。

2.2 2種交聯(lián)劑對RTV硅橡膠力學(xué)性能的影響

以正硅酸乙酯和含氫硅油為交聯(lián)劑的高強度縮合型RTV硅橡膠力學(xué)性能對比見表3。

從表3可以看出，以含氫硅油為交聯(lián)劑的硅橡膠拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度和180°剝離強度均顯著高于以正硅酸乙酯為交聯(lián)劑的硅橡膠，尤其是撕裂強度高于后者1倍多，而硬度和剪切強度相當(dāng)。其原因可能是2種交聯(lián)劑的硅橡膠交聯(lián)密度和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，以含氫硅油為交聯(lián)劑的硅橡膠交聯(lián)密度低并能夠形成集中交聯(lián)點，從而有利于提高硅橡膠的力學(xué)強度尤其是撕裂強度。

2.3 2種交聯(lián)劑對RTV硅橡膠熱空氣老化性能的影響

經(jīng)過250 ℃/200 h熱空氣老化后，以正硅酸乙酯和含氫硅油為交聯(lián)劑的高強度縮合型RTV硅橡膠的性能見表4。

從表4可以看出，經(jīng)過熱空氣老化后，以含氫硅油為交聯(lián)劑的硅橡膠的性能仍顯著高于以正硅酸乙酯為交聯(lián)劑的硅橡膠，斷裂伸長率和撕裂強度更是大大高于后者，硬度顯著低于后者。由于硅橡膠在熱空氣老化條件下，微觀上主要表現(xiàn)為交聯(lián)密度的增加，宏觀上表現(xiàn)為硬度增加、斷裂伸長率降低等?？梢姡院瑲涔栌蜑榻宦?lián)劑的硅橡膠熱空氣老化性能更加優(yōu)異。

2.4 2種交聯(lián)劑對RTV硅橡膠熱失重性能的影響

圖1是正硅酸乙酯和含氫硅油為交聯(lián)劑的高強度縮合型RTV硅橡膠在空氣氣氛下的熱失重曲線（1和2）和氮氣氣氛下的熱失重曲線（3和4）。

從圖1可以看出，硫化硅橡膠熱失重為2%時，正硅酸乙酯和含氫硅油為交聯(lián)劑的硅橡膠在空氣和氮氣中的溫度分別是354 ℃、375 ℃、447 ℃和531 ℃。硫化硅橡膠熱失重為10%時，正硅酸乙酯和含氫硅油為交聯(lián)劑的硅橡膠在空氣和氮氣中的溫度分別是409 ℃、445 ℃、537 ℃和586 ℃。硫化硅橡膠熱失重為20%時，正硅酸乙酯和含氫硅油為交聯(lián)劑的硅橡膠在空氣和氮氣中的溫度分別是464 ℃、485 ℃、567 ℃和621 ℃。可見，在空氣和氮氣氣氛下，含氫硅油為交聯(lián)劑的高強度縮合型RTV硅橡膠的熱穩(wěn)定性能較優(yōu)。

3 結(jié)論

采用正硅酸乙酯或含氫硅油作為交聯(lián)劑可以制備高強度縮合型RTV硅橡膠。以含氫硅油為交聯(lián)劑的高強度縮合型RTV硅橡膠的常溫力學(xué)性能和熱空氣老化后的力學(xué)性能均顯著高于以正硅酸乙酯為交聯(lián)劑的高強度縮合型RTV硅橡膠，尤其是撕裂強度高于后者1倍多。熱失重分析表明，在空氣和氮氣氣氛下，含氫硅油為交聯(lián)劑的高強度縮合型RTV硅橡膠的熱穩(wěn)定性能均優(yōu)于正硅酸乙酯為交聯(lián)劑的高強度縮合型RTV硅橡膠。

參考文獻

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