液体硅橡胶组合物及其制备方法和生产发泡硅橡胶的方法

液体硅橡胶组合物及其制备方法和生产发泡硅橡胶的方法

王贵华

深圳市富程威科技有限公司广东深圳518000

摘要：硅橡胶具有使用温度范围广，耐化学介质性好等优点。以硅橡胶为基体制得的发泡材料同时还具有轻质、隔音隔热、减震等特性，可用作汽车密封、航天航空绝热填充材料以及轻质夹层垫层等。目前国内对硅橡胶发泡材料性能的研究越来越多，从乙烯基含量以及白炭黑用量方面对硅橡胶发泡材料的性能进行了研究，孔隙度对发泡硅橡胶性能的影响。但是工艺条件因素对发泡硅橡胶性能的影响，目前相关报道还不多。

关键词：液体硅橡胶组合物；其制备方法；发泡硅橡胶；

物理方法是以惰性压缩气体、可溶于橡胶的低沸点液体或易升华固体及粒子作为致孔剂制备多孔材料的方法。发泡时也存在与化学方法类似的问题,因此微孔材料性能不好;采用粒子沥滤法制备硅橡胶微孔材料,硫化和发泡分开进行,先硫化后去除粒子以成孔,所制得的微孔材料的微孔的大小、密度及形状均可以由成孔剂的形态及添加量来控制,具有很大的调控性,可制备出性能均一可靠的多孔材料。

一、液体硅橡胶组合物及其制备方法

1.实验方法。将双乙烯基聚硅氧烷投入捏合机腔体,加入二氧化硅粒子、结构控制剂捏合,在完全吃粉后,升温至150℃,抽真空2h、卸料入容器中,冷却至常温,得到含二氧化硅的聚硅氧烷基料。在基料中加入含氢聚硅氧烷、铂催化剂、抑制剂等,搅拌均匀,抽真空排气后将胶液浇入模具中,常温固化得到硅橡胶材料。

2.测试方法。一是流变性能。使用RS-600转矩流变仪,在1s-1剪切速率条件下,测试液体硅橡胶在室温下及不同温度下的粘度变化,并在室温下测试不同频率下的动态流变性能。二是拉伸性能。采用I型裁刀裁取哑铃型试样,在Instron5580材料试验机上测试液体硅橡胶试样的拉伸强度、伸长率和100%定伸应力。三是扫描电镜。试样表面喷金后,在场发射电子扫描显微镜上抽真空10kV下拍摄电镜照片。

3.在硅橡胶胶片的红外光谱中,液体硅橡胶胶片的溶胀指数在甲苯中硅橡胶仅能发生一定程度的溶胀,外形尺寸有一定程度的长大,在溶剂挥发后胶片回复原状;液体硅橡胶胶片的凝胶率表明仅有极少量的聚硅氧烷分子未参与交联网络的形成。溶胀指数和凝胶率数据表明,在室温固化后,液体硅橡胶由易流动的线性液体聚硅氧烷变成了不溶于溶剂、具有完善交联网络结构的硫化胶,硅氢加成交联反应较为完全。不同种类二氧化硅粒子填充液体硅橡胶硫化胶片的拉伸断面来看,沉淀法二氧化硅的颗粒较大,在液体硅橡胶中的分散性不佳,拉伸断面粗糙,层间剥离和断裂痕迹明显,在二氧化硅体积分尤其显著;气相法二氧化硅的颗粒微细,在硅橡胶中分散均匀细腻,分散性较好。不同种类二氧化硅对液体硅橡胶力学性能的影响随着二氧化硅粒子体积分数的增加,液体硅橡胶的硬度、100%定伸应力和拉伸强度逐渐上升。在达到一定值后,液体硅橡胶的交联点密度难以提高,因此出现了硬度和定伸应力随着含氢量上升而下降的情况。高含氢量的硅油的活性官能团太多,由于空间位阻的作用难以全部发生有效交联;低含氢量的硅油的活性官能团较少,也难以全部发生交联作用。液体加成硅橡胶的交联是通过聚二甲基硅氧烷的端乙烯基与交联剂发生硅氢加成反应形成网络的。双乙烯基聚硅氧烷分子量的增加,意味着交联点间分子链长度增大,因此液体硅橡胶的模量下降、硬度降低橡胶交联网络的伸长有限,在高分子量时伸长率下降可能是由于交联网络不完善导致的。因此发生适宜交联的是含氢量适中的硅油交联剂。随着沉淀法二氧化硅体积分数的增加,硅橡胶的硬度、定伸应力和硬度均逐渐上升,但伸长率先轻微上升、后有所下降再上升,而在拉伸过程中,沉淀法二氧化硅填充胶在小伸长率时就出现银纹化现象,而气相法二氧化硅填充胶在接近断裂时才发生银纹化发白。气相法二氧化硅的增稠效应明显,在液体硅橡胶中的实际用量较小,但气相法二氧化硅补强液体硅橡胶具有胶液透明,力学强度、硬度和定伸应力较高的特点。沉淀法二氧化硅补强液体硅橡胶,胶液呈现半透明状,在较高的体积分数下的力学性能可达到并超过气相法二氧化硅,虽然伸长率略低,但从价格来看沉淀法二氧化硅更具有一定优势。

二、生产发泡硅橡胶的方法

1.胶料制备。混炼胶：在双辊开炼机上制备混炼胶，辊速比为１：１．２，将硬脂酸、ＡＣ、ＤＣＰ依次加入ＭＶＱ中混炼至吃料完全，刮胶，制片。硫化胶：采用ＧＴ－Ｍ２０００ＦＡ型硫化仪测定硫化曲线，胶料在平板硫化机上进行硫化，采用平板硫化，压力为８ＭＰａ。

2.性能测试。一是孔隙度测量为硅橡胶泡沫的孔隙度。二是静压缩载荷保持系数：采用动态力学分析仪，将试样压缩至一定的变形，保持型变量不变，采集试样收到的载荷

3.随着温度的升高，硅橡胶发泡试样的拉伸强度逐渐降低，相对地，孔隙度逐渐变大。分析认为，试样在拉伸时，更多地表现为材料的中裂纹特性，在拉伸过程中，超过平均孔径的泡孔起，在所选的实验范围内，硅橡胶发泡试样多为闭孔结构。随着温度的升高，发泡程度增大，发泡橡胶中硅橡胶实体部分逐渐减少。这说明随着温度的升高，分解更为彻底，发泡试样的发泡倍率随着温度的升高逐渐增大。在所选的实验温度范围内，随着温度的升高，制得的发泡试样其泡孔更加紧密均匀，这也说明温度对交联过程和发泡过程的匹配有重要的影响作用，只有在适当的硫化温度下，交联与发泡速率匹配较好才能得到泡孔均匀、细密且强度较好的硫化胶。模压发泡过程中硫化剂的交联过程与发泡剂的分解过程是同时进行的。而反应过程中的活化能主要受温度的影响，因此研究实验过程中硫化剂与发泡剂的反应活化能可以从另一个侧面反映两者的分解速率的快慢，进而说明硫化温度的选择对发泡试样的影响情况。，孔隙度变大，材料内部的缺陷会变得相对均匀，但由于硅橡胶本身强度较低，进而得到的硅橡胶发泡材料拉伸性能均较差。随着温度的升高，泡沫材料中发泡比例逐渐增多，而发泡部分的强度远远低于未发泡的实体橡胶，因此发泡硫化胶的强度降低。温度主要影响了硫化速率与发泡剂分解速率的匹配。在１７５℃时，由最小扭矩上升到最大扭矩时间为１０～６０ｓ，发泡剂在１５ｓ时分解达到最大值，此时正好为热硫化中期，两者匹配较好。其次，硫化温度在很大程度上影响了实验过程中制得的发泡材料的泡孔结构。在１７５℃时制得的发泡试样，其结构多为闭孔结构，且其孔壁强度较其它试样大。随着交联剂含氢量的增加,液体硅橡胶的硬度、定伸应力和拉伸强度均呈现先上升再下降的“峰”形变化趋势,扯断伸长率基本呈现单调下降的趋势。随着交联剂含氢量增加,其官能度上升,导致硅橡胶的交联密度提高,形成多点交联结构。硅橡胶泡沫材料在被压缩至一定的形变时，除了在垂直方向的受力外，其横向也会受到一定的压缩应力。孔径大且强度适中的闭孔结构，对于横向上压缩应力的疏导更有优势，在一定程度上，闭孔结构可以加强其抵抗形变的能力。

随着聚二甲基硅氧烷分子量增大,液体硅橡胶的粘度逐渐增加,在超过临界分子量时粘度迅速升高,拐点处的二氧化硅体积分数随着分子量增大而减小。该材料具有拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度大以及耐漏电性能好等优点。

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