高硬度高强度双组分脱醇型室温硫化硅橡胶的研制

硬度变化率 /% — + 10 +5
2. 3
脱醇型 RTV 硅橡胶的热空气老化性能
通过前面的试验优选出耐热老化性能较好的 增硬填料硅 微粉 和 石 英粉， 借鉴 RTV88 的硫化 体系，以高强 度 脱氢型 RTV 硅橡胶的基 膏 为 基 础、80 份 硅 微 粉 或 100 份 石 英 粉 为 增 硬 填 料、 正硅酸乙酯为交联剂、二月桂酸二丁基锡为催化 剂，制备出脱醇型 RTV 硅橡胶，其性能见表 3 。 对比表 1 、表 2 和表 3 可 以 看 出， 常 温下和 经过 300 ℃ × 168 h 热 空 气 老 化 后， 加 入 硅 微粉
( 1． 北京航空材料研究院，北京 100095 ; 2． 成都飞机工业 ( 集团) 有限公司，成都 610092 )
摘要: 研究了云母粉、硅 微 粉、 石英 粉 和氧化 锌四 种 填 料以 及 脱 氢 和脱醇 两 种 硫化 体 系 对室温硫化 ( RTV) 硅橡胶室温力学性能和热空气老化性能的影响，确 定以 高强度 脱 氢 型 RTV 硅橡胶基 膏 为基 础、 硅 微粉为增硬填料、正硅酸乙酯为交联剂、二月桂酸二丁基锡为催 化 剂 制备 高硬度高强度 双组 分脱醇型 RTV 硅橡胶。该硅橡胶的邵尔 A 硬度达到 65 度，拉伸强度 5. 4 MPa; 经过 300 ℃ × 168 h 老 化 后， 其拉伸强度 为 4. 2 MPa，拉断伸长率为 107% ，综合性能稍优于 RTV88 。 关键词: 高硬度，高强度，脱氢型，室温硫化，硅橡胶，硅微粉，正硅酸乙酯 中图分类号: TQ333. 93 文献标识码: A 文章编号: 1009 － 4369 ( 2012 ) 03 － 0157 － 03
1214 。 收稿日期: 2011作者简介: 刘嘉 ( 1963 —) ，男，高级工程师，从事特种 橡 胶密封材料的研究和管理工作。 * 联系人，E － mail: fanzhaodong@ 263. net。
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第 26 卷
1. 3
性能测试 标准试 片: 按 HB 5246 —1993 制 备; 硬 度: 按 GB / T 531. 1 —2008 测试; 拉 伸 性 能: 按 GB / T 528 —2009 测 试; 热 空 气 加 速 老 化 试 验: 按 HB 5247 —1993 进 行; 黏 度: 用 转 子 黏 度 计
［1 ］
系，研制出高 硬 度 高 强 度 双 组 分 脱 醇 型 RTV 硅 橡胶。
1
1. 1
实验
主要原料
。美国迈图公司的 RTV88 双 组 分 RTV 硅橡
高 强 度 脱 氢 型 RTV 硅 橡 胶 基 膏: 黏 度 35 000 mPa · s，自 制; 硫 化 剂 和 催 化 剂: 自 制; 云母粉: 800 目，工业品， 徐 州 金 亚 粉 体 有 限 公 司; 硅微粉: 800 目， 工 业品， 江 西 省 地 矿 非 金 属公司 粉 体 材料 厂; 石 英粉: 800 ～ 900 目， 工 业品，东海 县 石 湖 石 英 总 厂; 氧 化 锌: 纯 度 ≥ 99% ，工业品，大连 金 红 石 公司; 正 硅 酸 乙 酯、 二月桂酸二丁基锡: AR，北京化学试剂公司。 三辊研磨机: SG150 ， 秦皇 岛市 抚 宁 机械 化 工厂; 平板压机: 自 制; 热 老 化 烘箱: XMTA － 700P，银河 仪 器 厂; 电 子 拉 力 试 验 机: T2000 ， 北京市友深电子仪器厂; 转 子 黏 度 计: DV － Ⅴ， Brookfield Engineering Labs。 1. 2 试样制备 按配方称取各种原料，在搪瓷盘中简单混合 后，在三辊研磨机上研磨 3 遍即可出料; 然后在 25 ℃ 的 平 板 压 机 上 硫 化 1 天， 制 成 标 准 试 片， 再于 70 ℃ 烘箱中硫化 1 天。
测试。
2
2. 1
结果与讨论
填料种类对 RTV 硅橡胶力学性能的影响 以高强度 脱氢型 RTV 硅橡胶基 膏、 硫化 剂
和催化剂为基础，加入云母粉、硅微粉、石英粉 或氧化锌，研究 填 料 种 类 及 用量对 RTV 硅橡胶 力学性能的影响，结果见表 1 。
表1 填料种类及用量对 RTV 硅橡胶力学性能的影响 邵尔 A 硬度 /度 52 60 67 43 48 58 50 52 59 41 44 47 拉伸强度 / MPa 6. 8 7. 3 4. 1 7. 1 6. 1 5. 5 5. 6 5. 4 5. 7 7. 8 6. 2 4. 4 拉断伸长率 /% 305 176 156 624 423 342 411 275 287 637 681 598
3
结论
以 高 强 度 脱氢型 RTV 硅橡胶基 膏 为 基 础、 硅微粉为增硬填料、正硅酸乙酯为交联剂、二月 桂酸二丁基锡为催化剂，研制出高硬度高强度双 组分脱醇型 RTV 硅橡胶。 该 产 品 的 邵 尔 A 硬 度 达 到 65 度， 拉 伸强 度 5. 4 MPa; 经 过 300℃ × 168 h 老 化 后， 其 拉 伸强 度 仍 能 达 到 4. 2 MPa， 拉断伸长率为 107% ，综合性能稍优于 RTV88 。
表4 自制 RTV 硅橡胶和 RTV88 的实测性能对比 自研 RTV 硅橡胶 810 000 1. 4 5. 4 65 302 4. 2 75 107 RTV88 870 000 1. 5 5. 5 64 128 4. 3 81 51 项 目 · s 黏度 / mPa · cm － 3 密度 / g 常温性能 拉伸强度 / MPa 邵尔 A 硬度 / 度 拉断伸长率 / % 300℃ × 168 h 后 拉伸强度 / MPa 邵尔 A 硬度 / 度 拉断伸长率 / %
研究 · 开发
，2012 ，26 ( 3 ) : 157 ～ 159 SILICONE MATERIAL

高硬度高 强 度 双组 分脱醇型 室 温 硫 化硅橡胶的 研制
刘
1 2 1 嘉 ，索军营 ，孙全吉 ，刘 1 1* 梅 ，范召东
Hale Waihona Puke Baidu
缩合 型 室温硫化 ( RTV ) 硅橡胶 按 产 品 形 态可 分为 单 组 分、 双 组 分。 双 组 分 缩 合 型 RTV 硅橡胶是 最 常 见 的 RTV 硅橡胶， 它 的主要 特 点 是硫化时不放热、不吸热、不膨胀、收缩小、硫 化可以在内 部 和 表面同时 进行， 并 可 深 部 硫化; 因此，双组分缩合型 RTV 硅橡胶 在 建 筑、 汽车、 电子电器、机械、化工、轻工等领域获得广泛应 用
［2 － 3 ］ 。与迈图的 RTV88 相比， 率为 200% ～ 300%
该产品在常温下的 拉 伸强 度和 拉 断伸长 率 更 高， 但硬 度 更 低; 经 过 300℃ × 168 h 老 化 后， 其 硬 度和拉伸强度更低，拉断伸长率更高。 飞机发动机由于使用环境的要求，需要高硬 度高强度缩合型 RTV 硅橡胶作 为 密封粘接材料。 为此，本实验以 RTV88 双 组 分 缩 合 型 RTV 硅橡 胶的性能为 目 标， 以 前 述 高 强 度 脱氢型 RTV 硅 橡胶的基膏为基础，通过优化填料种类和硫化体
或石英粉的脱醇 型 RTV 硅橡胶的 邵 尔 A 硬 度 都 高于脱氢型 RTV 硅 橡 胶， 拉 断 伸 长 率 则 下 降。 由此可见，相比原配方，采用正硅酸乙酯和二月 桂酸二丁 基 锡 硫化 体 系 时， 因 RTV 硅橡胶的 交 联结构发 生变化， 使 RTV 硅橡胶 老 化 后 的 力 学 性能都能 达 到 RTV88 老 化 后 的 力 学性 能， 尤 其 是拉伸强 度; 且 加 入 硅 微粉 的 RTV 硅橡胶的 综 合性能更好。因此，选择正硅酸乙酯和二月桂酸 二丁基锡硫化体系，以硅微粉作增硬填料。
表2 填料种类 及用量 云母粉 60 份 硅微粉 80 份 石英粉 100 份 邵尔 A 硬度 /度 脆化 64 62 填料种类对 RTV 硅橡胶热空气老化性能的影响 拉伸强度 / MPa 脆化 3. 4 3. 5 拉伸强度变化 率 /% — － 38 － 39 拉断伸长率 /% 脆化 182 112 拉断伸长率变化 率 /% — － 46 － 61
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项
目
填料类型 硅微粉 石英粉 硅微粉 石英粉
邵尔 A 硬度 /度 66 62 68 72
拉断伸长率 变化率 / % — — － 50 － 72
常温性能 300 ℃ × 168 h 老化后
2. 4
自制产品和 RTV88 的实测性能比较 通过进一步优化高强度脱氢型室温硫化硅橡 胶的基膏、硅微粉、正硅酸乙酯和二月桂酸二丁 基锡的配比，研制出高硬度高强度双组分脱醇型 RTV 硅橡胶 ( 基膏和硅 微粉 的 混 合物 为 甲 组 分， 正硅酸乙酯和二月桂酸二丁基锡的混合物为乙组 分) 。 自 制 RTV 硅橡胶和 RTV88 的 实测 性 能对 比见表 4 。
硅微粉次之，石英粉稍差，氧化锌的增硬效果很 差; 而采用 60 份 云母 粉、80 份 硅 微粉 和 100 份 石英 粉 的 RTV 硅 橡 胶 的 常 温 拉 伸 性 能 均 与 RTV88 的常温拉伸性能相当。 2. 2 影响 将表 1 中 填充 60 份 云母 粉、80 份 硅 微粉 和 100 份石英粉 的 RTV 硅橡胶 样 品 进行 300 ℃ × 168 h 热空气老化，老化后的性能见表 2 。 从表 2 中可以看 出， 经 过 300 ℃ × 168 h 热 空气老化 后， 加 入 云母 粉 的 RTV 硅橡胶 试 片 已 经脆化，完全 丧 失 使 用 性 能; 填充 80 份 硅 微粉 的 RTV 硅橡胶的 拉 伸强 度和 拉 断伸长 率 的下 降 率均低于 填充 100 份 石 英粉 的 RTV 硅橡胶， 表 明硅微粉 填充 RTV 硅橡胶的 老 化性 能 较 好， 但 其老化后的 拉 伸强 度 仍 低于 RTV88 老 化 后 的 拉 伸强度。 RTV 硅橡胶 在 高 温有 氧环 境 下， 除发 生聚 合物侧基的氧 化 反 应 产 生自 由 基 进 一 步 交 联 外， 还可能同时发生聚合物的解扣降解和主链降解等 反应; 当解扣降解和主链降解占主导地位时，表 现为硅橡胶 拉 伸强 度的 降 低。 而在 同一 温度下， 不同硫化 体 系的 RTV 硅橡胶 发 生 交 联、 解 扣 降 解等反应的程度不同，从而表现出老化后力学性 ［4 ］ 能的 不 同 ; 因此， 可 通 过 调 整 硫化 体 系 来 提 高缩合型 RTV 硅橡胶热氧老化后的拉伸性能。 填料种类对 RTV 硅橡胶热空气老化性能的
填料种类 及用量 云母粉 40 份 云母粉 60 份 云母粉 80 份 硅微粉 40 份 硅微粉 60 份 硅微粉 80 份 石英粉 60 份 石英粉 80 份 石英粉 100 份 氧化锌 80 份 氧化锌 120 份 氧化锌 150 份
从 表 1 可 以 看 出， 云母 粉 的 增 硬 效果 最 好，
第3 期
刘嘉等 . 高硬度高强度双组分脱醇型室温硫化硅橡胶的研制 表3 加入硅微粉或石英粉的脱醇型 RTV 硅橡胶性能 硬度变化 率 /% — — +3 + 16 拉伸强度 / MPa 5. 4 5. 1 4. 3 4. 3 拉伸强度 变化率 / % — — － 20 － 16 拉断伸长 率 /% 213 261 106 74
胶为脱醇型，其 邵 尔 A 硬 度 为 55 ～ 60 度， 拉 伸 强度为 5. 1 ～ 5. 5 MPa， 拉 断伸长 率为 100% ～ 120% ; 经过 300 ℃ × 168 h 老 化 后， 邵 尔 A 硬 度为 78 ～ 84 度，拉伸强 度 为 4. 1 ～ 4. 5 MPa， 拉 断伸长 率为 45% ～ 55% 。 该 产 品 广泛应用于各 种发动机部件的密封。我院研制的高强度脱氢型 RTV 硅橡胶的拉 伸强 度 为 6 ～ 8 MPa、 拉 断伸长 率为 500% ～ 600% ， 但 邵 尔 A 硬 度 只 有 30 ～ 40 度; 经 300℃ × 168 h 老 化 后， 邵 尔 A 硬 度 为 30 ～ 40 度，拉 伸强 度 为 2. 5 ～ 3 MPa， 拉 断伸长