MQ树脂补强加成型室温硫化硅橡胶的性能研究

第1期MQ 树脂补强加成型室温硫化硅橡胶的性能研究

周玲娟,纪　乐,王庭慰＊

(南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京　210009)

摘要:以M Q 树脂为补强剂制备加成型室温硫化(RTV )硅橡胶,研究硅氢基(S iH )与硅乙烯基(S iVi )摩尔比、乙烯基硅油配比及M Q 树脂用量对加成型RT V 硅橡胶物理性能和电绝缘性能的影响。结果表明,当SiH /SiVi 摩尔比为1.2～1.4、乙烯基质量分数为0.007和0.02的乙烯基硅油的质量比为7/1、M Q 树脂用量为25份时,所制备的加成型RTV 硅橡胶具有良好的物理性能和电绝缘性能。

关键词:M Q 树脂;加成型室温硫化硅橡胶;电绝缘性能

中图分类号:T Q330.38;TQ333.93 文献标识码:B 文章编号:1000-890X (2008)01-0031-03

基金项目:国防科学技术工业委员会资助项目(JPPT -115-489) 作者简介:周玲娟(1982-),女,江苏镇江人,南京工业大学在读硕士研究生,主要从事硅橡胶的性能研究。

＊通讯联系人

与缩合型室温硫化(RTV )硅橡胶相比,加成

型RTV 硅橡胶在硫化过程中无副产物,收缩率极小,能深层硫化,且催化剂用量小,单体转化率高,交联密度和硫化速度易于控制,综合性能优异[1]

。加成型RTV 硅橡胶已广泛用于制备绝缘材料及高纯度、高透明、高精密橡胶制品。未补强的硅橡胶强度很低,需要加入白炭黑、M Q 树脂等补强填料以提高物理性能。M Q 树脂是由四官能度硅氧烷缩聚链节(Q )与单官能度硅氧烷链节(M )构成的有机硅树脂。与白炭黑相比,M Q 树脂加入后,体系的粘度增幅很小,所制备的材料具有良好的透光性。

本工作研究含氢硅油中硅氢基(SiH )与乙烯基硅油中硅乙烯基(SiVi )摩尔比、乙烯基硅油配比及M Q 树脂用量对加成型RTV 硅橡胶物理性能和电绝缘性能的影响。1　实验

1.1　主要原材料

乙烯基硅油,牌号DY -V401,乙烯基质量分数为0.07,山东大易化工有限公司产品;牌号KY -205,乙烯基质量分数为0.02,常州市科源化工有限公司产品。含氢硅油,牌号KF99,日本信

越化学公司产品;M Q 树脂,牌号K Y -914,常州市

科源化工有限公司产品;铂催化剂,自制。1.2　主要设备与仪器

CM T5254型微机控制电子万能试验机,深圳市新三思计量技术有限公司产品;XQ -250型橡胶强力试验机,上海非金属试验机厂产品;TH 2811C 型LCR 数字电桥,常州同惠电子有限公司产品;ZC36型电阻仪,上海第六电表厂产品;LX -A 型硬度计,江都市明珠试验机械厂产品。1.3　试样制备

(1)铂催化剂

将0.32g 氯铂酸和15g 四甲基二乙烯基二硅氧烷加入250m L 三口瓶中,于120℃下搅拌反应1h ,自然冷却,然后加入26g 四甲基二乙烯基二硅氧烷稀释,过滤,用25mL 蒸馏水洗涤至中性,备用[2]。

(2)RTV 硅橡胶

将MQ 树脂按比例溶入甲苯,加入一定量的乙烯基硅油,搅拌均匀后脱除甲苯,然后按配比加入含氢硅油和铂催化剂,搅拌均匀后浇注到聚四氟乙烯模具中,真空除泡,于室温下硫化20h 。1.4　测试分析

将准确称量的硫化胶放入甲苯中,在(25±1)℃下溶胀,溶胀平衡后取出试样,迅速用滤纸擦去试样表面的溶剂并称质量,然后将试样在80～90℃下除去所吸收的溶剂,冷却至室温,再次称质量。根据公式(1)计算试样的交联密度[3]。

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周玲娟等.M Q 树脂补强加成型室温硫化硅橡胶的性能研究

νe=-1

V m ln(1-ν2)+ν2+χν22

ν1/32-2ν2/f

(1)

式中　νe———交联密度;

　V m———甲苯的摩尔体积(107mL·mol-1);

　ν2———溶胀体中橡胶的体积分数(体积溶

胀度的倒数);

　χ———橡胶与溶剂的相互作用参数,硅橡

胶与甲苯取0.465[4];

　f———交联点官能度,取4。

邵尔A型硬度按GB/T531—1992测定;拉伸性能按GB/T528—1998测定;粘合拉伸剪切强度按GB/T13936—1992测定;体积电阻率按GB/T2439—2001测定。

2　结果与讨论

2.1　SiH/SiVi摩尔比

加成型RTV硅橡胶是以含乙烯基的聚二有机基硅氧烷为基础聚合物,含多个硅氢键的聚有机硅氧烷为交联剂,在铂催化剂的作用下,于室温进行加成反应得到的具有立体交联结构的硅橡胶[1]。

SiH/SiVi摩尔比对RTV硅橡胶性能的影响很大,当其值小于1时,硅橡胶硫化不完全,胶片发粘,而其值过大时含氢硅油易在铂催化剂的作用下自聚,产生氢气,形成气泡,从而影响硅橡胶的外观及性能[5]。当含氢硅油适当过量时,可获得硫化较充分且性能较好的硅橡胶。SiH/SiVi摩尔比对RTV硅橡胶拉伸性能的影响如表1所示。

表1　SiH/SiVi摩尔比对RTV硅橡胶拉伸性能的影响

项 目

SiH/SiVi摩尔比

1.021.121.261.39

拉伸强度/M Pa0.330.350.360.41

拉断伸长率/%134186159131

注:采用牌号为DY-V401的乙烯基硅油,无补强填料。

从表1可以看出,随着SiH/SiVi摩尔比的增大,RTV硅橡胶拉伸强度增大,拉断伸长率先增大后减小。总体来说,当SiH/SiVi摩尔比为

1.2～1.4时,RTV硅橡胶的拉伸性能较好。

2.2　乙烯基硅油配比

乙烯基硅油是硅橡胶基胶的主要成分,对硅橡胶的性能影响较大。乙烯基硅油的乙烯基含量过低,硅橡胶交联密度小,拉伸性能差;乙烯基含量过高,硅橡胶交联密度过大,硫化胶较脆,拉断伸长率较小。当分子链间及两端均有一定量的乙烯基时,硅橡胶的物理性能较好[6]。将两种不同乙烯基含量的乙烯基硅油配合使用可改善硅橡胶的物理性能。本工作采用乙烯基质量分数为0.007(DY-V401)和0.02(KY-205)的两种乙烯基硅油,其质量比对RTV硅橡胶拉伸性能的影响如表2所示。

表2　乙烯基硅油质量比对RTV硅橡胶

拉伸性能的影响

项 目

DY-V401/KY-205质量比

1/13/17/115/11/0

拉伸强度/M Pa0.370.270.410.370.36

拉断伸长率/%672108120159

注:SiH/SiVi摩尔比为1.3,无补强填料。

从表2可以看出,当DY-V401/KY-205质量比为7/1时,RTV硅橡胶的拉伸强度最大,拉断伸长率居中。

2.3　MQ树脂用量

2.3.1　物理性能

含有乙烯基的M Q树脂与RTV硅橡胶相容性好,在胶料中的分散性佳,M Q树脂中的乙烯基能够与含氢硅油发生氢硅化反应,与硅橡胶形成化学结合。与乙烯基硅油相比,MQ树脂的相对分子质量小,乙烯基含量高,可形成“集中交联”,从而达到补强效果[7,8]。M Q树脂用量对RTV 硅橡胶物理性能的影响如表3所示。

从表3可以看出,随着M Q树脂用量的增大,RTV硅橡胶交联密度增大,拉伸强度先增大后减小,粘合性能提高,拉断伸长率减小,当表3　MQ树脂用量对RTV硅橡胶物理性能的影响项 目

M Q树脂用量/份

0515253035

νe×104/

　(mol·cm-3)1.612.713.554.995.235.46邵尔A型硬度/度2833343634

拉伸强度/M Pa0.411.191.712.211.521.29拉断伸长率/%1311241131068584

粘合拉伸剪切强度/

　M Pa0.230.250.310.390.48 注:SiH/SiVi摩尔比为1.3,DY-V401/KY-205质量比为7/1。

32橡　胶　工　业 2008年第55卷