降低液体硅橡胶料黏度与提高硫化硅橡胶强度并行技术 (2)
1.前言
室温硫化液体硅橡胶,可以在环境温度下自然交联硫化,其应用工艺简便,为使用者提供了诸多方便,在许多领域中得以广泛应用。在有机硅各大品种产品中,液体硅橡胶是产销量增长和技术进步最快的一类。
以双组分缩合反应硫化型液体硅橡胶为例,硅橡胶胶料和硫化剂一般生产工艺流程如下:
生产和应用液体硅橡胶的从业者都熟知,液体硅橡胶胶料的黏度与其硫化胶的机械强度是一对难解的矛盾:按大多数使用要求,为了方便灌注、涂覆等应用操作,一般希望液体硅橡胶胶料具备较好的流动性,即胶料黏度适当低些为好;而在较多使用场合,要求硫化后的硅橡胶具备适当高的机械强度。液体硅橡胶硫化胶机械强度与其胶料黏度二者紧密关联,二者之间的一般规律是:如要求硫化硅橡胶达到较高的机械强度,补强填料的配合比例往往较大,这样得到的硅橡胶胶料黏度要随之增大;反之,如要求硅橡胶胶料具备较好的流动性,填料的比例就不能太大,低填充液体硅橡胶料的硫化胶机械强度相对降低。
为了改进液体硅橡胶的综合性能,笔者做过一些探讨试验。本文就缩合反应硫化型液体硅橡胶和加成反应硫化型液体硅橡胶的共性技术,简单叙述降低硅橡胶料黏度和提高硫化胶机械性能的通用方法,着重总结介绍降低胶料黏度同时提高硫化胶强度的综合技术措施。
2. 提高液体硅橡胶硫化胶机械性能的通用方法
2.1 液体硅橡胶基础聚合物
硅橡胶的机械强度与基础聚合物的摩尔质量相关。已知摩尔质量低的基础聚合物交联产物强度低,故通常选用摩尔质量4×104 g/mol(对应黏度为3×103 mPa·s)以上的聚硅氧烷作液体硅橡胶的基础聚合物。
在实际应用中,出于流动性的要求,用于液体硅橡胶的有机硅聚合物的黏度一般不宜超过100×103 mPa·s(对应聚合物的摩尔质量约14×104 g/mol)。
2.2 补强填料
硅橡胶的基础聚合物聚二甲基硅氧烷分子链非常柔顺,分子链缠绕的作用弱,因此,未加补强填料的硫化硅橡胶的拉伸强度只有0.3~0.4 MPa,这样低的强度在许多场合缺少实用价值。
实际应用的液体硅橡胶都要在基础有机硅聚合物中添加补强填料,并通过捏合混炼,促使填料与基础聚合物充分浸润,以求发挥最大的补强作用。白炭黑是硅橡胶最适用的补强填料,在有机硅聚合物中添加气相法白炭黑或沉淀法白炭黑都可以提高硫化硅橡胶的机械强度。就商品白炭黑而言,大部分气相法白炭黑的补强效果优于沉淀法白炭黑,但气相法白炭黑对硅橡胶胶料的增稠作用大于沉淀法白炭黑。
增大硅橡胶胶料中补强填料的相对添加量,有助于提高硫化硅橡胶的机械强度。但是,伴随着填料用量的加大,液体硅橡胶胶料的黏度相应增大,流动性降低。因此,补强填料的添加量受胶料流动性要求的制约。
3. 降低液体硅橡胶胶料黏度的通用方法
3.1 液体硅橡胶基础聚合物
要制备低黏度的液体硅橡胶,采用黏度相对低的基础聚合物是最直接简单的方法。但是,当有机硅聚合物的黏度过低(如低于2000 mPa·s)时,即使添加补强填料,所得硅橡胶硫化后仍不能达到较好的机械性能,不仅拉伸强度低,而且拉断伸长率极差。因此,为了制得低黏度的液体硅橡胶,单纯应用低黏度聚合物的方法有一定的限度。
3.2 填料体系
从硅橡胶生产经验得知,一般补强效果好的填料,增稠作用都较大。故通过变换硅橡胶补强填料的比例,可以调节硅橡胶胶料的黏度。不过,伴随补强填料比例的降低,硅橡胶硫化后的机械强度也将明显降低。
采用经过表面改性的白炭黑作硅橡胶的补强填料,可以减缓白炭黑对硅橡胶胶料的增稠作用,在增大补强填料填充比例和提高硫化胶机械性能的同时,硅橡胶胶料的黏度增大倾向有所缓和,从而可以制得流动性较好硅橡胶料,其硫化胶同时达到较高的强度。
4. 降低液体硅橡胶料黏度与提高硫化胶强度....
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