增塑劑對室溫硫化硅橡膠老化性能的影響

吳健濤 陳炳耀 姚榮茂 全文高

摘 要：隨著城鎮化進程的不斷推進，交通、建筑行業取得很大的發展成就，在施工過程中對石材粘接、建筑密封、地磚填縫等大量應用到室溫硫化硅橡膠。這些建筑、工程的產品質量或壽命，與室溫硫化硅橡膠的老化性能好壞密切相關，所以硅橡膠耐老化性能指標對于評價硅橡膠的質量具有關鍵的參考作用。目前市場上常見的室溫硫化硅橡膠均含有一定比例的增塑劑原料，而這一增加硅橡膠彈性的關鍵原料對硅橡膠的耐老化性有決定性的影響。本文通過氙燈老化和UV熒光紫外老化兩個實驗分析，增進人們對增塑劑與硅橡膠耐老化性能關系進行更深刻的了解。

關鍵詞：增塑劑;室溫硫化;硅橡膠;耐老化性能

中圖分類號：TQ047.9 文獻標識碼：A

0 前言

在幕墻玻璃、石材掛接、瓷磚填縫等建筑施工領域，每年都會需要大量的室溫硫化硅橡膠建材消耗，大量的市場需求量拉動了硅膠行業的蓬勃發展。我國自上世紀五十年代開始自主研制和生產硅膠產品，到了2019年末國內硅橡膠產品產量達到100萬噸左右，為國內交通、建材等建筑領域的發展提供了充足的物質保障。但是在硅橡膠施工和使用過程中，膠體發白、壽命短等老化性問題投訴從未間斷，嚴重制約了硅橡膠的發展、威脅人們財產和人身安全。如何增強室溫硫化硅橡膠的粘接壽命，提升膠體的耐老化性能具有重要的研究意義。

1 氙燈老化潮濕暴露實驗

1.1 實驗過程

1.1.1 樣品的配置

本試驗旨在驗證增塑劑對室溫硫化硅橡膠耐老化性能的影響，分別選用100%硅油、摻雜了8%白油的硅油、100%裂解硅油三類原料為硅橡膠樣品的增塑劑，試驗情況詳見如下分析。

1.1.2 試件制備與實驗

選用兩張表面光滑的玻璃板，要求表面干凈無油污雜質。玻璃板尺寸為長50 mm，寬12 mm，高12 mm的試驗基材，然后把研制好的硅橡膠膠液均勻的涂抹在玻璃板基材上，最后將兩張玻璃板合并一起并壓實，放入到恒溫恒濕的培養室內養護30d。將經過一個月培養的試件放入到氙燈老化試驗箱中進行潮濕暴露實驗，最后對各個試驗樣品進行各項性能制備檢測。

1.2 結果與分析

1.2.1 外表變化

在經過氙燈老化試驗后，通過對各個試驗樣品的外表進行觀察，發現各個膠體試樣并沒有什么明顯的變化，但是試驗箱內的固定卡板均粘有一定量的污漬。不同類型的樣品下卡板，污漬粘附嚴重程度有很大差異，其中以100%硅油研制的第一類樣品下卡板只有輕微的污漬，以摻雜了8%白油的硅油研制的第二類樣品下污漬最嚴重，以100%裂解硅油研制的第三類樣品下有小面積的污漬。

1.2.2 粘結性能

將經過氙燈老化試驗后的硅橡膠試件放入恒溫恒濕培養室內放置24 h，然后對各組試樣進行粘結性能測試。試驗結果發現，以100%硅油研制的第一類樣品拉伸強度、斷裂伸長率等粘結指標在老化前后變化并不明顯;以100%裂解硅油研制的第三類樣品在進行定伸粘結性實驗后發現橡膠的內部已經出現嚴重的損壞情況;同時還可以發現，第二類和第三類硅橡膠在經過氙燈老化試驗后拉伸強度基本沒有什么變化，但硅橡膠的斷裂伸長率變化相當的明顯。綜合試驗數據可以發現，通過用氙燈老化潮濕的處理方式，雖然可以檢測和判定出硅橡膠的耐老化性能的優劣，但是很難判定到各組硅橡膠中增塑劑的配比信息。

2 UV熒光紫外老化干燥暴露實驗

2.1 實驗過程

2.1.1 樣品的配置

為了進一步的驗證增塑劑對室溫硫化硅橡膠耐老化性能的影響，試驗中選用兩類原料樣為增塑劑原料。其中第一類增塑劑原料為100%硅油，第二類增塑劑原料為摻雜了8%白油的硅油，將上述兩類增塑劑原料分別制備成硅橡膠試樣。

2.1.2 試件制備與實驗

選取兩張表面干凈鋁條基材，要求基材長75 mm，寬25 mm，高25 mm;然后把研制好的硅橡膠膠液填充到基材中間，最后將樣品放置在恒溫恒濕的實驗室中30d。將經過一個月培養后的試件分別進行壓縮與非壓縮處理，然后放入到UV熒光紫外老化試驗機內進行干燥暴露實驗，最后對該試驗樣品進行各項性能制備檢測。

2.2 結果與分析

2.2.1 外表變化

在經過UV熒光紫外老化試驗后，通過對試驗樣品的外觀觀察發現上述的兩類試樣中，第一類以100%硅油為增塑劑的硅橡膠沒發現什么明顯的變化，但是以摻雜8%白油的硅油作為增塑劑的硅橡膠已經出現明顯的硬化問題。

2.2.2 粘結性能

在檢測各類樣品的粘結性能之前，首先需要對各組試樣進行非壓縮處理，然后才能進行粘結性能測試與分析。試驗結果可以發現，以100%硅油為增塑劑的第一類樣品在粘結性能上非壓縮前后沒有發生明顯變化，但是以摻雜8%白油的硅油作為增塑劑的第二類樣品在非壓縮后各項性能均出現明顯的變化。試驗表明，非壓縮后的第二類硅橡膠在斷裂伸長率方面下降了三分之一左右，同時硅橡膠的拉伸模量也下降了十分之一左右。試驗證明，以100%硅油為增塑劑所研制的室溫硫化硅橡膠粘接的性能表現更優異，而且施工環境對其性能的影響比較小。

2.2.3 污染性測試結果

將經過UV熒光紫外老化試驗處理后的試驗試件放入恒溫恒濕培養室內放置24 h，然后對其進行污染程度的檢測。在檢測前把染料等污染物涂抹在基材表面上，參照染料指示方法進行污染程度的檢測。在檢測各類樣品的污染程度之前，首先對各組試樣進行非壓縮和壓縮處理。試驗結果發現，在不同處理方式情況下，檢查出來的結果也不盡相同;其中壓縮后第一類硅橡膠污染程度比第二類要高，但是在非壓縮條件下第一類硅橡膠的污染程度又比第二類要低。可以造成這一檢測結果差異的原因在于壓縮處理過程疑把增塑劑白油全部排出，并且在不斷試驗的過程中全部揮發完了。

3 結語

通過上述試驗可以發現，硅酮密封膠研制過程中增塑劑品種的選擇，會對密封膠的耐老化性能產生關鍵性的影響。為了增加硅橡膠的彈性、韌性，在硅橡膠配方體系中會加入一定量的增塑劑進行研制，如果107膠與增塑劑原料搭配得不是很科學、適當，勢必會削弱到硅橡膠的耐老化性，降低硅橡膠粘接耐久性和使用壽命。但是，除了107膠與增塑劑原料搭配因素外，硅橡膠的生產、貯存以及施工和養護等各環節，都可能影響到硅橡膠的老化性能和使用壽命。一個人的知識和能力始終是有不足的，希望更多更專業的硅橡膠研究員、工程師等相關專業人士不斷完善解決對策，為室溫硫化硅橡膠具有更優異的老化性能做出質量保障。

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