交聯(lián)劑對高強度加成型液體硅橡膠性能的影響

李志超

（中昊晨光化工研究院有限公司 四川自貢 643201）

加成型液體硅橡膠是司貝爾氫化反應(yīng)在硅橡膠硫化中的一個重要發(fā)展與應(yīng)用，其顯著的特點是耐候性、耐高、低溫性能、電性能優(yōu)異，硫化時無低分子放出具有良好的生理惰性，廣泛用于醫(yī)療、電子電器、航天航空等領(lǐng)域。

隨著加成型硅橡膠的深入應(yīng)用，對其性能的要求越來越高，而交聯(lián)劑的變化對硅橡膠的力學性能起著決定性作用，Mark J E在研究聚二甲基乙烯基硅氧烷鏈末端的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)中提到生膠分子鏈中的乙烯基若是兩個相鄰或者若干個聚集在一起，即使加成反應(yīng)完全，其彈性也僅相當于一個交聯(lián)點的彈性。因此添加適當量的含氫硅油能使材料受到的外力通過集中交聯(lián)點均勻分散在眾多的分子鏈上從而顯示出高強度的力學性能。

本實驗就是以加入了MQ硅樹脂的乙烯基膠料為基礎(chǔ)物，通過對比不同結(jié)構(gòu)、不同含量的交聯(lián)劑（含氫硅油）對加成型液體硅橡膠性能的影響，尋求最佳配方。

一、實驗

1.原料

乙烯基硅油： 乙烯基質(zhì)量分數(shù)， 黏度4000～5000mm2/s，中昊晨光化工研究院、MQ樹脂：乙烯基質(zhì)量分數(shù)，2.0～3.5%，中昊晨光化工研究院、甲苯：工業(yè)級、含氫硅油（自制）、高活性鉑絡(luò)合物，中昊晨光化工研究院。

2. 試樣制備

乙烯基膠料制備：將100份乙烯基硅油、60份MQ樹脂，70份甲苯加入配料釜，攪拌均勻，抽真空度脫甲苯，制得到乙烯基膠料（黏度：5000～6000mm2/s、乙烯基質(zhì)量分數(shù)：2.9%）。

加成型液體硅橡膠的制備：按配方將乙烯基膠料、含氫硅油混合均勻制成A組份，將乙烯基膠料、高活性鉑絡(luò)合物混合均勻制成B組份。

B組份：稱取3000g乙烯基膠料，加入0.15%的鉑催化劑，攪拌、裝瓶。

A組份：分別稱取200g乙烯基膠料，加入不同含量的含氫硅油（加入量如下表1），攪拌、裝瓶。

表1 不同含氫量的含氫硅油的加入量

從表1可以看出，Si一H與Si一Vi比值增大，含氫硅油的加入量相應(yīng)提高；Si一H與Si一Vi比值一定時，含氫量越大，加入量越少。

二、結(jié)果與討論

1.不同含氫量的含氫硅油對硅橡膠物理性能的影響

表2 不同含氫硅油時硅橡膠的物理性能

表2當Si-H與Si-Vi比分別為1.5、1.25、1.05，含氫量分別為0.64%、0.87%和1.1%的含氫硅油對硅橡膠物理性能的影響。從上表2可以看出：Si-H與Si-Vi比值相同時，含氫硅油的含氫量與試樣的拉伸強度和硬度成反比，與伸長率成正比。造成原因可能是：①交聯(lián)后，高含氫量的分子鏈更長，柔順性更好；②高含氫量的含氫硅油交聯(lián)速度太快，分子鏈來不及形成完善的集中交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)就已固定；③氫基含量較高時，在催化劑的作用下含氫硅油與膠料中含有的少量氫基或空氣中的少量水份極易發(fā)生脫氫反應(yīng)，產(chǎn)生氣泡，因快速交聯(lián)包封于膠料中。

在Si-H與Si-Vi比值為1.05時，試樣的物理性能相對較低?？赡苁且驗楹瑲涔栌偷募尤肓枯^少， Si-H比較分散，使得交聯(lián)度降低，硫化較差或硫化不完全。

因此，Si-H與Si-Vi比值為1.25時，綜合性能最優(yōu)。

從上表中，我們還可以看出，含氫量為0.64%的含氫硅油中，隨Si-H與Si-Vi比值增大，含氫硅油的加入量也就增大，其物理性能都有所提高，可能是由于Si-H分散在 Si-Vi周圍的密集度提高，加成反應(yīng)幾率增大，硫化更加完全。而為0.87%和1.1%的試樣，其伸長率先增大后降低，可能是Si-H與自身發(fā)生副反應(yīng)所造成。但加入含氫量更高(1.1%)的試樣則硬度較低。因此，選擇含氫量為0.87%的含氫硅油，試樣物理性能最優(yōu)。

2.不同含氫量的含氫硅油對硅橡膠電學性能的影響

表3 不同含氫硅油時硅橡膠的電學性能

從上表我們可以看出，加入不同含氫量的含氫硅油，其對介電系數(shù)的影響并不大，在Si-H與Si-Vi比值為1.25時，0.87%的試樣的介質(zhì)損耗角正切最小，電絕緣性較好。此比值下，其物理性能也最好。因此可以判斷硅橡膠的介電常數(shù)與橡膠網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)完善性(或交聯(lián)密度)密切相關(guān)。

三、結(jié)論

本實驗討論了不同含氫量的含氫硅油對硅橡膠性能的影響。結(jié)果表明：含氫硅油對高強度硅橡膠的伸長率成正比、含氫量與拉伸強度和硬度成反比。使用含氫量為0.87%的含氫硅油在Si-H與Si-Vi比值為1.25時，硅橡膠的性能最好，其扯斷拉伸強度為6MPa；伸長率為200%；邵氏硬度為43；介電常數(shù)為2.8（106Hz）；介質(zhì)損耗角正切1.0×10-3（106Hz）。

[1]幸松民，王一璐. 有機硅合成工藝及產(chǎn)品應(yīng)用. 化學工業(yè)出版社 2002.5

[2]劉利萍，董麗杰，劉景濤，周柳.含氫硅油交聯(lián)RTV硅橡膠形態(tài)與性能[J].材料開發(fā)與應(yīng)用，2008(10).