加成型室温硫化硅橡胶力学特性的影响规律

到 ４左 右 时 ，凝 胶含 量 和硬度都 开始 降低 ，可 能
的状态是体系中的 ｓ ｉ ～Ｈ基远远过量 ，使某些交 联剂分子没有参加反应 ， 从而使硅橡胶的凝胶含
量 降低 ，硬度 也随着 降低 。
气相法 白炭黑用量／ 份
、
糌
量
图 ４ 气相法 白炭 黑用量对 硅橡胶机械性 能的影响
炭黑 ：平均 粒 径 ５～２ ｍ，经 六 甲基 二 硅 氮 烷 ０ｎ 处理 ，上海 石绑 贸易 发展 有 限公 司 ；甲基 环硅 氧
烷混合 物 （ ＭＣ） Ｄ 、二 乙烯 基 四 甲基 二 硅 氧 烷 ：
纯度 Ｉ９ ％ ，新 安化工 有 限公 司 ；氯铂 酸 ：铂 的 ＞９
分数 为 ２８ ％ 时 ，硅 橡 胶 的 拉 伸 强 度 达 到 ．７
凝胶含量 ：将精确称量的两份硫化硅橡胶片 浸入 甲苯 中约 ２ ，待溶 胀 平衡 后取 出 ，用滤 纸 ４ｈ
吸 干表 面溶 剂 ，放人 烘箱 中 ，在 ８℃ 烘 约 ６ｈ至 ０
先增后减的趋势 ，最后都基本趋于恒定值。乙烯 基硅油的黏度低时 ，乙烯基含量较高 ，交联密度 较大【 ，从 而提 高了硅橡胶 的强度 ；随着 乙烯 ６ Ｊ 基硅油的黏度增加 ，乙烯基含量降低 ，交联密度 降低 ，导致硅橡胶 的拉伸强度降低 ， 拉断伸长率 也同时降低。本实验 中，乙烯基硅油的较佳黏度 约 ５ Ｐ ・。 ａ ｓ
烯基四甲基二硅氧烷配合物 ，备用。 １３ 低 含氢 硅油 的调 聚 ．
将Ｄ ＭＣ、含 氢 硅 油 、浓硫 酸 按 一 定 比例 加 入带 电磁搅 拌 和 回流 冷凝 管 的平 底烧 瓶 中 ，室 温 搅拌 ５ｈ ；静置 分 层 ，除 去 酸水 层 ，将 油 层 用 水
洗至 中性 ，并 用 无 水 氯 化 钙 干 燥 ，制 得 无 色 透
在 Ａ值为 １ 、气相法白炭黑用量为 ５ 份条件 下 ，考察 了乙烯基 硅油黏度 对硅橡胶性 能 的影 响 ，结 果 如 图 １ 、图 ２所示 。
０
５
１ ０
ｌ ５
２ ０
２ ５
３ ０
３ ５
气 相 法 白炭 黑 用量 ／ 份
图 ３ 气相法 白炭黑 用量对硅 橡胶硬度的影响
第 ５期
赵 翠峰等 ．加成型室温硫化硅 橡胶力学特性 的影 响规律
明、活性氢质量分数为 ０ ５ ． ％的低含氢硅油。
１ ４ 硅 橡胶 的 制备 ．
硅橡 胶 的硬 度减 小 ，但 减小 的趋 势渐 缓 。这 是 因 为 黏度 较低 的乙烯基 硅 油 的摩尔 质量 较 小 ，交联 点 较多 ，因而硅 橡胶 的硬度 较 大 。
钙厂 。
裂强度较差…。徐 志君等人考 察 了乙烯 基硅油
及 含 氢硅 油对 加成 型低 温硫化 硅橡 胶机 械性 能 的 影 响 ，得 到 拉 伸 强 度 为 ３ ８ＭＰ 、撕 裂 强 度 为 ． ａ
７ ６ｋ ／ ． Ｎ ｍ、拉断伸长率为 １２ ６ ％的硅橡胶 Ｊ 。 影响硅橡胶性能的因素繁多 ，如基础胶的黏 度与 结构 、交 联剂 的类 型与用 量 、催化 剂 的类 型
力减弱。所 以，气相法 白炭黑用量以 ２ ５份为佳 。
２３ Ａ值 对硅橡 胶 性能 的影 响 ．
断伸长率出现最小值。Ａ值偏小时，体系中可能 存 在其 它交联 反应 ，因为所用 的基 础胶 为端 基 乙
烯 基硅 油 ，交 联 同时也 是一个 扩链 过程 ，硫 化后 硅橡 胶 的拉 断伸长 率 比较 大 ；Ａ值 偏 大 ，含氢 硅 油 中 的 ｓ— Ｈ基会残 留 ，可 能在每 个含 氢硅 油分 ｉ 子 上反应 的 ｓ— Ｈ基 不 超过 三个 ，失去 交联 剂 的 ｉ 作 用 ，即出现 与 Ａ值 偏 小 时相 类 似 的 结 果 。硅
辐
由图 ４可 见 ，随 着 气 相 法 白炭 黑 用 量 的增
加 ，硅橡胶 的拉伸强度和撕裂强度都增加 ；当气 相 法 白炭 黑 用量 大 于 ２ ５份 后 ，硅 橡胶 的撕 裂 强 度增加幅度变小 ，拉伸强度反而降低 。另外 ，硅 橡 胶 的拉 断伸 长 率 先 迅 速增 加 ，而后 逐 渐 降低 。 未经补强的硅橡胶 由于分子链间相互作用力弱 ， 机械性能较差 ；添加气相法 白炭黑能提高其拉伸 和撕 裂强度 ；但 气相 法 白炭黑 用量 大于 ２ 后 ， ５份 拉伸强度出现下降的趋势 。可能的原因是过多的
法 白 炭 黑 添 加 过 多 时 ， 会 起 到 “隔 离 ” 作 用 ，影 响到 聚硅 氧烷分 子链 间 的交 联 ，所 以 硅橡 胶 的硬度 反 而降低 。
第２ 卷 ５
于 １ ｉ 基含 量 太 少 ，则 交 联 点 不 够 ，可 能 ，Ｓ—Ｈ
会有一些分子链没有形成交联网络 ，使硅橡胶 的 凝胶含量降低 ；Ａ值大于 １ ，会有一些 ｓ ｉ —Ｈ基 不能参加反应 ，但 由于每个分子上的反应基团都 大 于 ３个 ，所 以仍然 能形 成 交联 网络 ；Ａ值 增 大
研 究 ・开 发
请・料２１５５ ３ ３ 机材，１２（：４ １ ｌ ０， ） １ ７
Ｓ ＬＩ Ｉ ＣＯＮＥ Ｍ ＡＴＥＲＩ ＡＬ
加 成 型 室 温硫 化 硅 橡 胶 力学 特 性 的影 响规 律
赵翠峰 ，蒋立纯，贺 攀 ，方仕江
（ 浙江大学聚合与聚合物工程研究所 ，杭州 ３０ ２ ） １０７
黏 度／ ａ Ｐ． ｓ
图 １ 乙烯基硅油黏度对硅橡胶硬度 的影响
由图 ３可见 ，随着气 相法 白炭黑 用量 的增 加 ，硅橡胶的硬度先增后降。气相法白炭黑对硅 橡胶有补强作用 ，可提高硅橡胶 的硬度 ；但气相
由图 １可见 ，随着 乙烯 基 硅 油 黏 度 的增 加 ，
啸 ． 材 料 机 １
特性 的影响 。结果表 明，随着端 乙烯基硅 油黏度 的增加 ，硅 橡胶 的拉 伸强度 、拉 断伸 长率和撕 裂强度 分别
出现 峰 值 ；处 理 气相 法 白炭 黑使 硅 橡 胶 的硬 度 先增 后 降 ；较 佳 工 艺 为 ：端 乙烯 基 聚 硅 氧 烷 的黏 度 为 ５Ｐ ・、 ａＳ
处理 气相 法白炭 黑用量 为 ２ ５份 （ 乙烯基硅 油用量为 １０份计 ） 值在 １ ３ ６之 间。按 此条件制成 的硅 按 ０ 、 —． 橡胶 的邵 尔 Ａ硬 度为 ３ 、拉伸强度 ４ ７ ５ ０ ａ ４度 ． ８— ．９ＭＰ 、撕 裂强度 ４ ９ Ｎ ｍ、拉 断伸长率为 １７ ．７ｋ ／ ０ ％。 关键词 ：加成 ，硅橡胶 ，室温硫化 ，端 乙烯基聚硅氧烷 ，含氢硅油
６ ３ ａ ．０ＭＰ ；但 与 ＳＯ ｉ 增 强 的硅 橡 胶 相 比 ，其 撕
质量分 数 ≥３ ％ ，上 海化 学试 剂 一 厂 ；浓硫 酸 ： ７ Ｈ ｓ 质量 分数 ９ ％ ～ ８ ，杭 州 大 方 试 剂 厂 ； ２０ ５ ９％ 碳 酸氢 钠 ：纯 度 ≥９ ％ ，杭 州 双林 化 工试 剂 厂 ； ９ 氯化钙 ：纯 度 ≥９ ％ ，浙 江 省 建 德 市 新 安 江 重 ６
填 料 导致橡 胶 的交联 受 到影 响 ，链 间的相 互作 用
图６ Ａ值对硅橡胶机械性能的影响
由图 ６可见 ，随着 Ａ值 的增 加 ，硅 橡胶 的拉 伸 强度 和撕 裂强度 先增 后 降 ，拉 断伸 长率则 呈现 相 反 的趋 势 。Ａ值 约 为 １时 ，撕 裂 强度 出现最 大 值 ；Ａ值 约 为 ３６时 ，拉 伸 强度 出现 最 大值 ，拉 ．
与用 量 、补强 填料 的类 型与用 量 、助剂 、半 补强
１２ 催 化剂 的合成 ．
将 １ 氯铂酸与 ５ 二 乙烯基四甲基二硅氧 ｇ ０ｇ 烷 加 到 ２０ｍＬ带 搅 拌装 置 、 回流冷 凝 管 和 温 度 ５
计 的三 口烧瓶 中 ，升 温 到 １０℃ ，搅 拌 １ｈ ２ ；冷 却 至室 温 ，滤 去 铂 黑沉 淀 Ｊ 。再 加 入 ７ ０ｇ二 乙 烯 基 四 甲基二 硅 氧烷 ，搅匀 ；水 洗之后 ，再 用碳 酸氢钠 处理 ，并用 无水 氯化 钙干燥 ，得 铂 一二 乙
２２ 气相 法 白炭 黑用 量对 硅橡 胶性 能 的影 响 ．
Hale Waihona Puke Baidu
恒定质量 ，称其质量 。凝胶含量按式 １ 计算 ，取 两个 样 品测 试结 果 的平 均值 。
凝 胶含 量 ：ｍ ｚ×１０ ０ ％
ｍ １
（） １
式中 ，ｍ 、ｍ 分别 为硅橡胶 片浸泡 甲苯前 、后 的质量 ，ｇ 。
硫 化 硅橡 胶 。
１５ 性能 测试 ．
宣
茧 喜 泄 尉 巅
硬度 ：按 照 Ｇ ／ ３ ．＿ ２０ 、采 用 上 海 Ｂ Ｔ５ １ １． ０８ 研 润 光机 科 有 限 公 司 的 Ｌ（ Ａ 型邵 氏橡 胶 硬 度 ） 一
计测 定 ；拉 伸强 度 和拉 断伸 长率 ：按 照 Ｇ ／ ＢＴ
摘要 ：以端 乙烯基硅 油为基 础胶 、低含 氢硅 油为交联剂 、处理 气相法 白炭 黑为填料 、铂 一二 乙烯基 四
甲基二硅氧烷 配合 物为催化 剂 ，制备 了加 成型室温硫化硅橡胶 。考察 了端 乙烯基硅油黏度 、处理 气相 法 白 炭 黑用量 、含 氢硅 油中的 ｓ Ｈ基 与 乙烯基硅 油 中的 Ｓ Ｈ＝ ｃ ， 的量之 比 （ ｉ — ｉ ＝ Ｈ 基 Ｃ ＝ 简称 Ａ值 ）对硅 橡胶 力学
５ ８ ２ ０ 、采 用 德 国 Ｚ ｉｋ公 司 的 Ｚ ｉｋ Ｒ ｅ ２－ ０９ ｗｃ ｗｃ／ ｏｌ ｌ
黏度／ ａ Ｐ． ｓ
图 ２ 乙烯基硅油黏 度对硅橡胶机械性能 的影 响
Ｚ０ ２２万 能 材 料 测 试 机 测 定 ；撕 裂 强 度 ：按 照 Ｇ ／ ２ － ２０ 、采 用 承 德 建 德 检 测 仪 器 有 限 Ｂ Ｔ５ ９ ０ ８ 公 司的 ｃ Ｊ ２ Ｐ 一 ５型机 器测 定 。 由图 ２可 见 ，随着 乙烯 基 硅 油 黏 度 的增 加 ， 硅 橡胶 的拉伸 强度 、拉断 伸长 率 和撕裂 强度 都呈
改善硅橡胶的性能 。
１ 实验
１ １ 主 要原 料 ．
端 乙烯基硅油 ：乙烯基摩尔分数 ０ ３ ，新 ．％ 安化工集团股份有限公司；含氢硅油 ：活性氢质 量分数 １５ ％ ，江西 星火有机硅厂 ；气相法 白 ．６
收稿 日期 ：２ １ ０ ０ １— ５—２ 。 ４ 作者简介 ：赵翠 峰 （９ ３ ） １８ 一 ，女 ，硕士生 ，从事室温硫化 硅橡胶的研究。 ｛联 系人 ，Ｅ—ｍ ｉ ａｇ ｓ ｚ ．ｄ ．ｎ ａｌ ｎ ＿ ｊ ｊ ｅｕ ｃ 。 ：ｆ ＠ ｕ
将 １０份 乙烯基 硅油 与气 相法 白炭黑 混 合均 ０ 匀 ，减 压 除去低 沸 物 ；将 其 一部 分 与低含 氢 硅油
按一定 比例混合 ，另一部分与催化剂铂 一 二乙烯 基 四甲基二硅氧烷配合物混合。然后将等量的两 组 分 混合 ，搅 拌 均匀 ，室 温硫 化 ２ ，制得 室 温 ４ｈ
填料以及 加工工艺等 。本实验在前期工作 的
基 础上 ，考察 了基础胶的黏度 、填料 的用量 和含 氢 硅油中的 Ｓ— Ｈ为 与 乙烯 基硅 油 中的 Ｓ Ｈ— ｃ ， ｉ ｉ Ｃ Ｈ
基的量之 比 （ 简称 Ａ值）对加成型室温硫化硅
橡胶 性能 的影 响规 律 ，希望 发现 一定规 律 ，从 而
中图 分 类 号 ：Ｔ ３ ３ ９ Ｑ ３ ．３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ４６ （０ １ ５— ３ ４— ４ ０９— ３ ９ ２ １ ）０ ０ １ ０
加成型液体硅橡胶不用极性化合物作原料 ， 交联时又无副产物释放 ，故能在苛刻条件下保持
较佳 的 电气性 能 。谭必 恩等人 合 成 了不 同乙烯基 含量 的 ＭＱ树脂 ，发 现 当 ＭＱ树脂 的乙烯 基摩 尔
在乙烯基硅油黏度为 ５Ｐ ・、 ａｓ Ａ值为 １ 条件
下 ，考察 了气相 法 白炭黑 用量 对 硅橡胶 机 械性 能
２ 结果与讨论
２ １ 乙烯 基硅 油黏 度对 硅橡 胶性 能 的影 响 ．
的影响 ，结果如 图 ３ 、图 ４所示 。由于气相法 白 炭 黑用 量为 ３ ５份 时胶 料 已无 法 流平 ，因此 仅 考 察了气相法 白炭 黑用量为 ０～ ０份时硅橡胶 的 ３ 性能。