加成型液体乙烯基硅橡胶的研制__乙烯基硅油等对物理机械性能的影响.pdf

实验 合成橡胶工业 200 2 一09一 15 25 5 286 一 28 8 C H IN ASYNT HETICRUBB ERI NI U S 了rR Y 加成型液体乙烯基硅橡胶的研制 1 乙烯基硅油等对物理机械性能的影响 徐志君 范元蓉 唐 颂超 华东理工大学材料科学 与工程学院 上海20 02 37 摘要 考察了乙烯基硅油及含氢硅油对加成型液体乙烯基硅橡胶物理机械性能的影响 结果表明 在 10 0 份 乙烯基硅橡胶中加入 1 0份 乙烯基质量分数为 1 0 的硅油 4 6 份含氢硅油 用2 0份经表面处理 的白炭黑增强 可得到拉伸强度为3 8 MP a 撕裂强度为 7 6kN m 杜断伸长 率为 16 2 的乙烯基硅橡胶 关键词 乙烯基硅橡胶 乙烯基硅油 含氢硅油 物理机械性能 中图分类号 TQ 333 9 3 文献标识码 A 文章编号 l00 一 125 5 2002 05 一 02 86 一0 3 加成型液体硅橡胶是以含乙烯基的聚二有机 基硅氧烷作为基础 聚合物 低相对分子质量的含 氢硅油作为交联剂 在铂系催化剂存在下交联成 网状结构 它不仅具有加成型硅橡胶在硫化过 程中无副产物 收缩率小 能深层硫化等特点 而 且由于它相对分子质量小 粘度低 加工成型方 便 可省去混炼 预成型 后整理等工序 容易实现 工艺自动化 并可节省能源和劳力 生产周期短 效率高 所以 目前这一体系正在迅速发展 2 由 于液体硅橡胶的相对分子质量较普通高温硫化硅 橡胶小得多 所以强度比较低 但若能在普通乙 烯基硅橡胶中加人一定量 的乙烯基硅油 则能较 大幅度地提高其力学性能 本工作就乙烯基硅油 及含氢硅油等对加成型液体乙烯基硅橡胶性能的影 响进行了讨论 表面 处理的白炭 黑在混炼机上 混炼均匀 于 180 热处理3 h 备用 硫化工艺混炼胶中依次加人乙烯基硅 油 含氢硅油 铂系催化剂 混合均匀 倒人模具后 真空脱泡 0 s h 于 120 下硫化Zh 1 3 性能测试 在日本岛津公司生产的 AG 一 20O0A 型拉力 机上按 GB 528一92 GB529一91测定硫化胶的 拉伸强度和撕裂强度 在 Lx 一 A 硬度计上按 GB 5 3 1一9 2 测定试样的邵尔 A 型硬度 1 实验部分 1 1 原材料 乙烯基硅橡胶 粘度为 2 5 Pa 2 5 下由 NDJ 一 79 旋转粘度计测定 自制 含氢硅油 氢基 质量分数大于 1 6 日本信越公司产品 乙烯基 硅 油 乙烯基质量分数为 5 一 2 0 自制 铂系 催化剂 自制 4 气相法 白炭黑 上海氯碱化工 厂 产品 1 2 试样制备 混炼工艺 10 0 份乙烯基硅橡胶与2 0份经 2 结果与讨论 2 1乙烯基硅油对物 理机械性能的影响 2 1 1 乙烯基质里分数 由表 1 可见 用乙烯基质量分数为1 0 的乙 烯基硅油制得的硫化胶的性能较好 采用乙烯基 质量分数更高的乙烯基硅油并没有多大 的帮助 这里涉及到一个交联点集 中的问题 在硫化体系 中 有一部分乙烯基硅油 中 的乙烯基相对集中 能 产生强度较大的塑性微区 从而对硫化胶的物理 机械性能有很大帮助 但若 2 个乙烯基相邻或儿 个挤在一起 即使加成完全 其弹性相当于只有 l 个交联点来提供 收稿日期 2 0 0 一 5一2 9 修订日期 20 0 2 一 5 一 2 9 作者简介 徐志君 男 3 6岁 硕上 讲师 第5期 徐志君等 加成型液体乙烯基硅橡胶的研制 Table1Ef f eet of m a贺 frae口o n ofvi n ylin城n yl sil ieo ne 0 1 1 on meehan i e alPrO Pe川esof幼l ieon erubb er Ma ss f r aetio n ofv inyl Te n sile str e ngth M Pa Te a r tre ng t h kN m 一 E lo ngatio na tbreak Sho r eAha rdn e ss 1 19 3 7 1 乙烯基硅油等对物理机械性能的影响 28 7 密度过大 硫化胶的弹性就会变差 扯断伸长率降 低 拉伸强度同样也会随之下降 所以 乙烯基硅 油的用量一般以1 0份为宜 2 2 含氢硅油用t对物理机械性能的影响 由表3可以看出 含氢硅油用量为4 6 份时 硫化胶的拉伸强度达到一个最大值 这是因为当 含氢硅油用量较少时 体系中氢基含量不足 使乙 烯基不能完全交联 导致硫化胶的性能变差 但 当含氢硅油用量较多时 过量的氢基残留在体系 中 又会使硫化胶物理机械性能下降 同时 还可 以看出 硫化胶撕裂强度的最佳点是在含氢硅油 用量为3 3 份时 这可能是因为交联密度的减小 引起撕裂强度的增加 4 2 6 21 7 8 3 7 3 0 到2 1 2 3 8 Vinyl silie o n e011amount1510 phr 同时 为了考察确实是 由于乙烯基硅油中乙 烯基的相对集中 而非体系中总乙烯基量的增加 引起硫化胶物理机械性能 的变化 又进一步进行 了对比实验 如图 l 所示 其中 2 个对比样中总 乙烯基量是一致的 例如 当体系中总乙烯基量为 0 01 4 7 mo l 时 乙烯基硅油中乙烯基的相对集中 明显改善了硫化胶的性能 这又一次证明了交联 点相对集中的观点 T aNe 3E n飞et ofamo u n t O f hydr o silieon e 011o n me chan i e目 PrO Pe川e s of s ilie o n eru b b e r Am o untof hydo s il ic o ne011 户 r 2 63 34 04 65 3 Te n sil e stre ngth MP a2 73 03 63 83 2 T e a rstr eng t h kN m 一 7 911 38 17 66 0 El o n gatio n at bre ak 1 3113 314 416 213 0 Sho re Ahardn e ss464 2464443 Vinyl silie o ne011 mas s f r a etionofvinyl15 10 amo u nt15 10phr d昌 q荀 u巴1们 工 的u 卜 0 006 40 0 1470 0 281 Vinyl unit mol 口一Dif f e rent a m o u ntofvi叮1s i l i e o n e 0 11 ma ssf raetion ofvinyl15 5 一10 phr vin yl silie o ne011 dif f er e ntma s s f r a etio nofvinyl 15 5 10 20 Fig 1 Com Pa ris o n exPer i mentofvinylsilieo n e0 1 1 with dif f e r e ntma ss f r a etio nofvinyl 2 1 2 用 量 由表 2可以看出 乙烯基硅油的用量对硅橡 胶物理机械性能的影响有一个最佳值 当乙烯基 硅油用量较少的时候 硫化胶的交联密度较低 拉 伸强度也就比较差 但若乙烯基硅油过量 交联 3 结 论 a 在乙烯基硅橡胶 中加人乙烯基质量分数为 r o 的乙烯基硅油 因为交联密度相对集 中 使得 乙烯基硅橡胶的物理机械性能得到了 比较明显的 改善 b 在r o o份乙烯基硅橡胶中加人1 0 份乙烯 基硅油 4 6 份含氢硅油 用2 0份经表面处理的 白炭黑增强 可得到拉伸强度为3 8 MPa 撕裂强 度为 7 6k N m 扯断伸长率为1 6 2 的乙烯基硅 橡胶 T able 2Ef f ed ofamo u nt O f vinyls臼 ie o n e011on m e chan ieal PrO P e 川 e sofs i lie o n er u b加r 参考文献 7 18 610 011 412 9 晨 光化工研究 院 有机硅单体及其聚合物 M 北京 化学工 业出版社 19 86 3 3 7 李光亮 有机 硅高 分子化 学 M 北 京 科学出版社 19 9 8 13 6 李光亮 硅橡胶的加成硫化 J 特种橡胶制品 198 6 5 6 54 2 气j 3 6 5 51 4 7 4 6 3 76 01 6 1 4 1 3 87 91 5 6 4 1 4 UO少 6 内 1 5 Jr1 4 In 飞 9 2 5 1 1 Am o u ntofvinyl silie o n e011 Phr T e n silestr eng t h Mp a T e arstr eng t h kN m Elo ngatio nat br e ak Shor eA ha rdn e s s Ma s sf t a etio n o f vinyl in vin ylsilieon e 0 111510 2 8 8 台 成橡胶 工业 第2 5卷 Synthe sis ofadd i t ionIiquid vin ylsilox an erub be r 1 Ef f e etofvinylsilie o n e011o n m e eha n iea lPr oper ty o f silie o ne r ubb er X u Zhi ju n Fa nYu a nr o ng T ang So ngeha o Coll ege o f Mdteri als Seien c ea n d T e ehno l ogy Ea s r Chin a U n 初er sit o f Seien c ean dT e ehnolog Sh a 咭h a i 200237 Chin a Abstra et The e f f e ets o f vinylsilieon e011a n d hy 一 4 6 Phrhydr o silie o ne011 rein f o r e e dby2 0 phr o f dr o silieon e011on m e eha nie al Pr oPer ties o fliq u id sur f ae e m o dif i edsilie a avu le a niz edsilie o neru bbe r silieon e r ubbe r we re in v e stigated T h ere sultsshowede o uld be pr ePar ed withte nsile str en g th 3 8 MPa thatbyadding vinylsilieone011with m as s f r a etiono f te ar str ength 7 6kN m an d e l ongationat b reak 10 the m e ehanie alPr o Per tie s ofsilie on e r ubbe r 162 e ould be gr e atly i mpr o ved By addin g10phr vinyl K eywo rds vinylsilo xa ne r ubb e r vinylsilieo ne 11 silieon e011w ith10 m as s f r aetiono f vinylagent hyd r o silie o ne011 m e eha nie alpr o per ty 一习 石吵 s 口l中国区SE BS 总代裂笔 热塑性弹性体 苯乙烯嵌段共聚物 SE BS SJ S SBS 具有橡胶的触感 但无需加硫反应即可使用一般 T PR T P E 塑料的加工方式加工 如注射 挤出 吹塑 热压成型等 应用领域为 1 TPR T PE 共混行业 可广泛应用于汽车配件 运 动器材 笔套 工具手柄 自行车手把 牙刷柄 密封垫 圈 门窗边 条等 用以取代硫化橡胶及软质 PVC 耐老化性能优异 耐候性佳 属于环保性材料 边料 溢料可完全回收使用 2 工程塑料改性行业 可同时应用于聚烯烃类 如 PP PE 及苯乙烯类 PS HI PS 树脂 亦可用于 Pc 的低温增韧及 抗应力开裂 P P o 增韧及合金增容 尼龙 以 PBT P E T 增韧 3 色母粒及功能母粒行业 通用色母粒 高浓度色母粒以及抗静电母粒 导电母 粒的载体或基材 还是高组分无机填充 母粒的高效分散性载体 4 其他 可应用于油墨 涂料 建筑防水材料 光缆 电缆填充油膏 润滑油增稠 粘性玩具 性保健用 品 果冻蜡烛等 科腾