交聯劑對高強度縮合型室溫硫化硅橡膠性能的影響

劉光勛等

摘要：研究了正硅酸乙酯和含氫硅油2種交聯劑對高強度縮合型RTV硅橡膠的常溫和熱空氣老化后力學性能及熱失重的影響。結果表明，在常溫下和熱空氣老化后，以含氫硅油為交聯劑的高強度縮合型RTV硅橡膠的拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度和180°剝離強度均顯著高于以正硅酸乙酯為交聯劑的RTV硅橡膠，尤其是撕裂強度高于后者1倍多。在空氣和氮氣氣氛下，含氫硅油為交聯劑的RTV硅橡膠熱穩定性能均優于正硅酸乙酯為交聯劑的RTV硅橡膠。

關鍵詞：交聯劑；正硅酸乙酯；含氫硅油；縮合型RTV硅橡膠

中圖分類號：TQ433.4+38 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2014）08-0046-03

縮合型室溫硫化（RTV）硅橡膠按產品形態可分為單組分和雙組分。雙組分縮合型RTV硅橡膠是最常見的RTV硅橡膠，它的主要特點是硫化時不放熱、不吸熱、不膨脹、收縮小、硫化交聯反應可以在內部和表面同時發生，并可以進行深部硫化；因此，雙組分縮合型RTV硅橡膠在建筑、汽車、電子電器、機械、化工、輕工等領域獲得廣泛應用[1]。不同的縮合型RTV硅橡膠交聯劑的反應活性不同，硫化后硅橡膠的交聯結構、交聯密度等不同導致力學性能、老化性能等差異[2～6]。因此，不同交聯劑對縮合型RTV硅橡膠性能的影響成為一個研究關注點。

本文研究了正硅酸乙酯和含氫硅油2種交聯劑對高強度縮合型RTV硅橡膠性能的影響，為高強度縮合型RTV硅橡膠的交聯劑選擇提供依據。

1 實驗部分

1.1 主要原料

端羥基液體甲基硅橡膠，8 000 mPa·s，江西星火有機硅廠；氧化鐵，工業品，上海一品國際顏料有限公司；ND-42，工業品，南京品寧偶聯劑有限公司；含氫硅油，含氫量≥1.2%，無錫市全力化工有限公司；KH-CL，工業品，中國科學院化學研究所；正硅酸乙酯和二月桂酸二丁基錫，化學純，北京化學試劑有限公司；NJD-6底膠，自制。

SG150三輥研磨機，秦皇島市撫寧機械化工廠；平板壓機，自制；XMTA-700P熱老化烘箱，銀河儀器廠；T2000電子拉力試驗機，北京市友深電子儀器廠；PerkinElmer Pyrisl TGA熱失重分析（TGA）儀。

1.2 試樣制備

RTV硅橡膠的參考配方見表1。

按表1配方稱量各種原料在搪瓷盤中簡單混合后，在三輥研磨機上研磨3遍即可出料。

標準試片制備：將混煉均勻的膠料在25 ℃的平板壓機上硫化1 d，然后在70 ℃烘箱中硫化1 d。

剪切強度和180°剝離強度試樣制備：采用陽極化鋁合金作為基材，先將陽極化鋁合金試片清洗干凈并干燥后，涂一薄層NJD-6底膠，晾干1 h以上后再涂敷縮合型RTV硅橡膠。將制備好的試樣先在25 ℃下硫化1 d，后在70 ℃烘箱中硫化1 d。

1.3 性能測試

標準試片：按HB 5246—1993制備；

硬度：按GB/T 531—2008測試；

拉伸性能：按GB/T 528—2009測試；

撕裂強度：按GB/T 529—1991測試；

剪切強度：按HB 5250—1993測試；

180°剝離強度：按HB 5249—1993測試；

熱失重分析（TGA）：采用空氣和氮氣氣氛，升溫速率為10 ℃/min。

2 結果與討論

2.1 交聯劑對縮合型RTV硅橡膠拉伸性能的影響

4種交聯劑對縮合型RTV硅橡膠拉伸性能的影響見表2。

由表2可知，采用正硅酸乙酯和含氫硅油為交聯劑的縮合型RTV硅橡膠，其拉伸強度和斷裂伸長率均較高；采用ND-42和KH-CL為交聯劑的縮合型RTV硅橡膠，當粘料和交聯劑混合時，黏度增加很快，工藝性能較差，且硫化膠的拉伸強度和斷裂伸長率均較低。可見，要得到高強度RTV硅橡膠須采用正硅酸乙酯或含氫硅油作為交聯劑。

2.2 2種交聯劑對RTV硅橡膠力學性能的影響

以正硅酸乙酯和含氫硅油為交聯劑的高強度縮合型RTV硅橡膠力學性能對比見表3。

從表3可以看出，以含氫硅油為交聯劑的硅橡膠拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度和180°剝離強度均顯著高于以正硅酸乙酯為交聯劑的硅橡膠，尤其是撕裂強度高于后者1倍多，而硬度和剪切強度相當。其原因可能是2種交聯劑的硅橡膠交聯密度和網絡結構不同，以含氫硅油為交聯劑的硅橡膠交聯密度低并能夠形成集中交聯點，從而有利于提高硅橡膠的力學強度尤其是撕裂強度。

2.3 2種交聯劑對RTV硅橡膠熱空氣老化性能的影響

經過250 ℃/200 h熱空氣老化后，以正硅酸乙酯和含氫硅油為交聯劑的高強度縮合型RTV硅橡膠的性能見表4。

從表4可以看出，經過熱空氣老化后，以含氫硅油為交聯劑的硅橡膠的性能仍顯著高于以正硅酸乙酯為交聯劑的硅橡膠，斷裂伸長率和撕裂強度更是大大高于后者，硬度顯著低于后者。由于硅橡膠在熱空氣老化條件下，微觀上主要表現為交聯密度的增加，宏觀上表現為硬度增加、斷裂伸長率降低等?？梢姡院瑲涔栌蜑榻宦搫┑墓柘鹉z熱空氣老化性能更加優異。

2.4 2種交聯劑對RTV硅橡膠熱失重性能的影響

圖1是正硅酸乙酯和含氫硅油為交聯劑的高強度縮合型RTV硅橡膠在空氣氣氛下的熱失重曲線（1和2）和氮氣氣氛下的熱失重曲線（3和4）。

從圖1可以看出，硫化硅橡膠熱失重為2%時，正硅酸乙酯和含氫硅油為交聯劑的硅橡膠在空氣和氮氣中的溫度分別是354 ℃、375 ℃、447 ℃和531 ℃。硫化硅橡膠熱失重為10%時，正硅酸乙酯和含氫硅油為交聯劑的硅橡膠在空氣和氮氣中的溫度分別是409 ℃、445 ℃、537 ℃和586 ℃。硫化硅橡膠熱失重為20%時，正硅酸乙酯和含氫硅油為交聯劑的硅橡膠在空氣和氮氣中的溫度分別是464 ℃、485 ℃、567 ℃和621 ℃。可見，在空氣和氮氣氣氛下，含氫硅油為交聯劑的高強度縮合型RTV硅橡膠的熱穩定性能較優。

3 結論

采用正硅酸乙酯或含氫硅油作為交聯劑可以制備高強度縮合型RTV硅橡膠。以含氫硅油為交聯劑的高強度縮合型RTV硅橡膠的常溫力學性能和熱空氣老化后的力學性能均顯著高于以正硅酸乙酯為交聯劑的高強度縮合型RTV硅橡膠，尤其是撕裂強度高于后者1倍多。熱失重分析表明，在空氣和氮氣氣氛下，含氫硅油為交聯劑的高強度縮合型RTV硅橡膠的熱穩定性能均優于正硅酸乙酯為交聯劑的高強度縮合型RTV硅橡膠。

參考文獻

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[4]劉梅，王恒芝，孫全吉，等.高強度有機硅密封劑的耐熱性能研究[J].有機硅材料，2009，23（2）：89-94.

[5]王恒芝，張鵬，范召東.幾種抗氧劑對有機硅密封劑的耐熱性能的影響[J].粘接，2006，27（2）：5-6.

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