氣相白炭黑對(duì)氟橡膠/硅橡膠共混膠性能的影響

宋昊煒

摘 要：硅橡膠具有優(yōu)良的耐高溫、低溫性能、優(yōu)良的電氣性能、透氣性、導(dǎo)熱性和脫模性能，廣泛應(yīng)用于電子電氣工業(yè)、汽車工業(yè)、辦公設(shè)備、生物醫(yī)療、家居用品等領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：氟橡膠;硅橡膠;氣相白炭黑;共混;物理機(jī)械性能

氣相白炭黑用于增強(qiáng)氟橡膠/硅橡膠的混合。研究了氣相白炭黑的用量和比表面積對(duì)氟橡膠/硅橡膠共混物的力學(xué)性能、耐熱性、耐老化性和耐油性的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原材料

甲基乙烯基硅橡膠，PS02型，深圳市森13有機(jī)硅材料有限公司，氟橡膠，F(xiàn)2463型，乙烯三乙氧基硅烷（KH i51牌號(hào)），南京能德化工有限公司生產(chǎn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器

廣東湛江機(jī)械廠xk160型：橡膠硫化機(jī)，C3型，北京瑞達(dá)紫辰儀器有限公司XLB-D型，浙江湖州鴻圖機(jī)械有限公司萬能材料試驗(yàn)機(jī)，Haak e扭力流變儀，德國rm oE 1ectron。

1.3 試樣制備

①氟橡膠接枝乙烯基三乙氧基硅烷的制備。氟橡膠接枝乙烯基三乙氧基硅烷配方：氟橡膠1O0部分：乙烯基三乙氧基硅烷5部分，DCP0.5份。將氟橡膠、乙烯基三乙氧基硅烷和DCP均勻地混合在混合機(jī)上，加入到tlaake流變儀中，在150℃的溫度下混合，轉(zhuǎn)速為80rpm，混合時(shí)間為30分鐘。索氏提取的混合橡膠，48h，溫度80℃，無水乙醇提取液，提取產(chǎn)品真空干燥后，氟橡膠和乙烯基三乙氧基硅烷接枝（FKM-g-KH151）。烯基的雙鍵斷裂，產(chǎn)生了新的自由基的兩個(gè)新的自由基反應(yīng)，最終產(chǎn)生了氟橡膠接枝乙烯基三乙氧基硅烷;

②準(zhǔn)備混勻膠，將混勻機(jī)輥距調(diào)整為2mm，加入硅橡膠和輥。加入氣相白炭黑和羥基硅油。喂料完畢后，調(diào)整輥距在LMM以下。調(diào)整輥距離低于LMM，薄通過氟橡膠，滾，加酸吸收劑，調(diào)整輥幫派E1毫米的混合器，使三角袋和卷5次，滾，逐漸加入硅橡膠粘合劑攪拌氟橡膠混合膠水，混合均勻，然后加入硫化劑，薄通過5次，推出，等待使用;

③硫化物樣品的制備。在165℃的固化溫度下，電熱油壓力板式硫化機(jī)對(duì)硫化試件和壓縮永久變形試樣進(jìn)行了硫化。選擇硫化時(shí)間作為硫化儀測(cè)定的常規(guī)硫化時(shí)間。第二階段硫化在180～C*2h的高爐中進(jìn)行。

2 氣相白炭黑對(duì)氟橡膠/硅橡膠共混膠力學(xué)性能的影響

①在含增容劑的氟橡膠/硅橡膠共混中，氟橡膠/硅橡膠共混采用氣相白炭黑，比表面積為220m2·g-1加強(qiáng)。氣相白炭黑含量對(duì)氟橡膠/硅橡膠共混物力學(xué)性能的影響?？梢姡?dāng)氣相白炭黑含量從0增加到40時(shí)，氟橡膠/硅橡膠共混膠的抗拉強(qiáng)度從0增加。7MPa增加到8。在8MPa時(shí)，當(dāng)氣相白炭黑含量超過40時(shí)，拉伸強(qiáng)度降低。隨著氣相白炭黑含量的增加，撕裂率由增加到減少。當(dāng)氣相白炭黑含量為30個(gè)部分時(shí)，撕裂伸長率最高，為380%。隨著氣相白炭黑含量的增加，其撕裂強(qiáng)度和硬度也隨之增加。當(dāng)白炭黑用量從0增加到50時(shí)，混合膠的撕裂強(qiáng)度從4增加到4.2kN·m-1。增加到2lkN·m-1，硬度從47增加到8l?？梢姎庀喟滋亢趯?duì)氟橡膠/硅橡膠共混膠粘劑的增強(qiáng)效果明顯，提高了共混橡膠的力學(xué)性能。這是由于氣相白炭黑顆粒的粒徑效應(yīng)小，比表面積大。此外，氣相白色炭黑的表面含有大量的硅羥基。同時(shí)，氣相白炭黑顆粒與混合橡膠特別是硅橡膠的分子鏈也有很強(qiáng)的相互作用，改善了氣相白炭黑與橡膠的界面結(jié)合。但是，當(dāng)氣相白炭黑的含量超過40個(gè)部分時(shí)，氣相白炭黑很難混合成橡膠，影響氣相白炭黑的分散性，導(dǎo)致機(jī)械性能和加工性能較差。因此，氣相白炭黑含量不應(yīng)超過4O份。氣相白炭黑的比表面積對(duì)氟橡膠/硅橡膠共混膠力學(xué)性能的影響。

可以看出，隨著氣相白炭黑比表面積從120m2·g-1增加到220m2·g-1，共混膠的抗拉強(qiáng)度增加。隨著氣相白炭黑比表面積的不斷增大，抗拉強(qiáng)度沒有明顯變化，隨著氣相白炭黑比表面積的增大，抗拉強(qiáng)度的延伸率、撕裂強(qiáng)度和硬度均有所增加。這是因?yàn)闅庀喟滋亢诒缺砻娣e越大，顆粒與粘結(jié)材料的接觸面積越大，粘結(jié)點(diǎn)越多，橡膠的增強(qiáng)效果越好，從而提高了硫化橡膠的力學(xué)性能。但氣相白炭黑的比表面積過大，其假體積也相應(yīng)增大。與橡膠混合比較困難，攪拌時(shí)間長，很難均勻分散，特別是氣相白炭黑的比表面積超過220m2·g-1時(shí)。之后，混和膠的加工性能明顯下降。因此，從力學(xué)性能和加工性能的綜合考慮來看，氣相白炭黑的合適的比表面積為220m2·g-1。

②SEM分析。用不同用量的氣態(tài)白炭黑強(qiáng)化氟橡膠/硅橡膠混合硫化。隨著氣相白炭黑數(shù)量的增加，在硫化橡膠的拉伸段上分布的填充顆粒數(shù)量逐漸增加，顆粒的尺寸也變得不均勻?？梢钥闯?，氣相白炭黑的用量越多，分散度越差。不同比表面積的氣相白炭黑SEM。當(dāng)氣相白炭黑比表面積為120m2·g-1時(shí)，在拉伸截面上分布的填充顆粒較大，粒徑不均勻，這是因?yàn)闅庀喟滋亢诖藭r(shí)粒徑較大。當(dāng)氣相白炭黑比表面積為380m2·g-1時(shí)，拉伸段可見的大顆粒數(shù)量較小，但填充顆粒分布不均勻。這主要是因?yàn)闅庀喟滋亢诒缺砻娣e越大，顆粒尺寸越小，越容易結(jié)塊，導(dǎo)致填充顆粒大小不均勻。當(dāng)氣相白炭黑的比表面積是220m2·g-1，級(jí)拉伸部分的填料粒子的大小相對(duì)均勻和分散好，這可能是為什么氣相白炭黑粒子的大小適中和聚合現(xiàn)象并不嚴(yán)重。

參考文獻(xiàn)：

[1]王小紅，氣相白炭黑對(duì)氟橡膠/硅橡膠共混膠物理機(jī)械性能的影響[J].廣東橡膠，2016.