氣相法白炭黑對脫醇型硅酮膠的性能影響

潘聰 陳炳耀 彭小琴 全文高 韋遠(yuǎn)怡

摘 要：選擇107 硅橡膠（α，ω- 二羥基聚二甲基硅氧烷）為基膠，選擇氣相法二氧化硅作為補(bǔ)強(qiáng)填料，添加適量的交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、催化劑等功能性助劑，研制一種有著優(yōu)良的力學(xué)性能的脫醇型性硅酮膠。探究氣相法白炭黑對脫醇型硅酮膠的稠度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸張率和貯存期的影響。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高比表面積的白炭黑對脫醇性硅酮膠的擠出性和補(bǔ)強(qiáng)效果更好;經(jīng)過熱貯處理后的氣相法白炭黑能夠提高脫醇型硅酮膠的貯存期。

關(guān)鍵詞：107膠;氣相法白炭黑;拉伸強(qiáng)度;貯存期

中圖分類號：TQ436 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）08-0039-03

The effect of fumed silica on the performance of dealcoholized silicone rubber

Pan Cong1， Chen Bingyao1， Peng Xiaoqin1， Quan Wengao1， Wei Yuanyi2

（1.Guangdong Sanvo Chemical Industry Technology Co.， Ltd.， Zhongshan 528429， China; 2.Guangdong Sanvo Holdings Co.， Ltd.，Zhongshan 528325，China）

Abstract：Choose 107 silicone rubber （α，ω-dihydroxy polydimethylsiloxane） as the base rubber， choose fumed silica as the reinforcing filler， and add an appropriate amount of crosslinking agent， coupling agent， catalyst and other functions Sex additives， developed a dealcoholized silicone rubber with excellent mechanical properties. Explore the effect of fumed silica on the consistency， tensile strength，elongation at break and storage period of dealcoholized silicone rubber. It is found through experiments that the high specific surface area white carbon black has better extrudability and reinforcing effect on the dealcoholized silicone rubber; the gas phase white carbon black after heat storage treatment can improve the storage period of the dealcoholized silicone rubber.

Key words：107 glue; fumed silica; tensile strength; storage period

0 引言

白炭黑即SiO2，最早是在1940年被德國化工公司迪高沙研發(fā)出來，原材料選擇的是四氯化硅[1]，通過高溫火焰水解所制得，原生粒子的顆粒大小約7～40 nm。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，后人們改進(jìn)了氣相法白炭黑的生產(chǎn)工藝，從而形成了多類型、多功能特性的產(chǎn)品樹。氣相法白炭黑來源廣泛，有著高比表面積和納米尺寸效應(yīng)等的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為補(bǔ)強(qiáng)材料的重要選擇 [1]。通過白炭黑和聚合物基體所制得的材料，同時(shí)兼?zhèn)鋬烧叩男阅埽诟鱾€(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用 [2]。未經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)硅橡膠力學(xué)性能較差，實(shí)用價(jià)值低，因此在工業(yè)中，選擇的補(bǔ)強(qiáng)材料一般是較高的比表面積氣相法白炭黑，能明顯增加硅橡膠的強(qiáng)度。氣相法白炭黑不僅可以讓硅橡膠產(chǎn)品力學(xué)性能有所提升，還能夠硅橡膠產(chǎn)品的顏色呈現(xiàn)出多樣化，滿足不同領(lǐng)域的個(gè)性化需求[3]。

目前為止，白炭黑的生產(chǎn)工藝有兩種：物理法和化學(xué)法[4]，工業(yè)上多選用化學(xué)法生產(chǎn)。白炭黑的化學(xué)生產(chǎn)工藝又可以細(xì)分為：沉淀法和氣相法。沉淀法又稱濕法，沉淀法白炭黑粒徑為11～100nm，比表面積為45～380m2/g，DBP 吸油值1.60～2.40cm3/g[5]。通過沉淀法生產(chǎn)的白炭黑純度低，粒徑比氣相法生產(chǎn)的大，補(bǔ)強(qiáng)效果較氣相法差。氣相法白炭黑粒徑小，約為8～19nm，比表面積為130～480m2/g，DBP 吸油值1.50～2.00cm3/g。與沉淀法白炭黑相比，氣相法白炭黑的優(yōu)勢是純度高，補(bǔ)強(qiáng)效果好，是硅橡膠的補(bǔ)強(qiáng)填料的最優(yōu)選擇。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料與設(shè)備

α，ω- 二羥基聚二甲基硅氧烷;二甲基硅油（Me- PDMS）;氣相白炭黑（A- 150、A-200、A-250）;甲基三甲氧基硅烷;乙烯基三甲氧基硅烷;二丁基二月桂酸錫;偶聯(lián)劑KH-792、偶聯(lián)劑KH-550。

設(shè)備： 雙行星攪拌機(jī)，邵氏硬度計(jì)， 鼓風(fēng)干燥箱，拉力試驗(yàn)機(jī)、膩?zhàn)映矶葴y定儀等。

1.2 硅橡膠制備

在行星動力混合機(jī)中加入107膠和硅油，物料在-0.85MPa左右的真空環(huán)境下分散均勻;升起行星動力混合機(jī)，加入交聯(lián)劑，在-0.85MPa 左右真空條件下攪拌10min;之后在加入氣相白炭黑與填料，高速攪拌使體系中的氣相法二氧化硅攪拌均勻;最后添加偶聯(lián)劑和催化劑，在-0.85MPa 左右的真空環(huán)境下攪拌20min。卸壓至大氣壓，制得單組分脫醇型硅橡膠。

1.3 性能測試

稠度檢測：使用稠度儀檢測。

拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率：按照GB/T528- 2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》的要求進(jìn)行測試。

貯存期：使用80℃烘箱烘烤硅酮膠樣品，以檢測其貯存周期。

2 結(jié)果與討論

2.1 氣相法白炭黑的比表面積對脫醇型硅酮膠觸變

性性能影響

從表1的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，氣相法白炭黑比表面積為200m2/g時(shí)，脫醇型硅酮膠的稠度最低，擠出性最高;氣相法白炭黑比表面積為100m2/g時(shí)，脫醇型稠度最高，擠出性最差，可以看出硅酮膠的稠度隨著白炭黑的比表面積增加而降低，擠出性也因此變好。

2.2? 氣相法白炭黑的添加量對脫醇型硅酮膠的力學(xué) 性能影響

氣相法白炭黑在硅酮膠的占比一般在5%～30%左右，但是不同占比對硅酮膠的力學(xué)性能影響較大。圖1和圖2分別時(shí)100m2/g、150m2/g、200m2/g這3種氣相法白炭黑不同的使用量對硅酮膠的斷裂伸張率、拉伸強(qiáng)度的影響，從圖1分析隨著氣相法白炭黑的使用量的增加，3種不同比表面積體系的拉伸強(qiáng)度也因此增加，在相同的白炭黑使用量中，加入白炭黑比表面積為200m2/g的硅酮膠的拉伸強(qiáng)度性能最好。

從2圖可以看出，隨著氣相法白炭黑添加量的增加，3種體系氣相法白炭黑的斷裂伸張率達(dá)到最大值后持續(xù)下降，因?yàn)樘岣邭庀喾ò滋亢谑褂昧?，?dǎo)致氣相法白炭黑難以在體系分散，出現(xiàn)粉料團(tuán)聚，阻礙硅橡膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，造成硅橡膠的斷裂伸長率下降，其中比表面積為200m2/g的氣相法白炭黑在15份的填充量時(shí)達(dá)到極大值。

2.3? 氣相法白炭黑烘烤時(shí)間脫醇型硅酮膠表干性能影響

圖3給出了氣相法白炭黑的熱貯時(shí)間對密封膠貯存期的影響，隨著氣相法白炭黑熱貯時(shí)間的增加，所制得的硅酮膠的貯存期亦因此增加，當(dāng)氣相法白炭黑熱貯時(shí)間高于12h，硅酮膠的貯存期可達(dá)1年以上，提高氣相法白炭黑的熱貯時(shí)間能夠有效降低其的含水量，進(jìn)而減緩硅酮膠的硫化速度，從而提高硅酮膠的貯存期。

3 結(jié)語

（1）使用高比表面積的氣相法白炭黑的硅酮膠能夠有效降低稠度，提升硅酮膠的擠出性性能。

（2）加入氣相法白炭黑能夠提高硅酮膠的力學(xué)性能，選擇加入相同添加量的白炭黑，高比表面積的白炭黑的拉伸強(qiáng)度會更高;添加高比表面積的白炭黑，硅酮膠會有最好好的斷裂伸張率。

（3）經(jīng)過烘烤處理的氣相法白炭黑能夠提高硅酮膠的貯存期。

參考文獻(xiàn)

[1]李景瑞.疏水型氣相法白炭黑對RTV-1硅橡膠性能影響[J].材料開發(fā)與應(yīng)用，2017，32（05）：65-70.

[2]李員.硅烷偶聯(lián)劑改性白炭黑及在硅橡膠中的應(yīng)用[D].濟(jì)南：濟(jì)南大學(xué)，2015.

[3]王英麗，李娟.氣相白炭黑在室溫硫化（RTV）硅橡膠中的應(yīng)用[J].昌吉學(xué)院學(xué)報(bào)，2007（03）：49-53.

[4]崔小明.白炭黑的生產(chǎn)及改性技術(shù)進(jìn)展[J].中國橡膠，2009，25（13）：34-36.

[5]安曉英.NdFeB磁性丁腈橡膠復(fù)合材料的性能研究[D].蘭州：蘭州理工大學(xué)，2008.