MQ硅树脂增强加成型室温硫化硅橡胶

1、合成橡胶工业,2000-05-15,23(3:170172C H IN A S YN T H E T IC R UBB ER IND U S T R Y加工应用摘要:研究了M Q 硅树脂对加成型室温硫化硅橡胶的增强作用。结果表明,含乙烯基的M Q 硅树脂对加成型室温硫化硅橡胶的增强作用明显,硅橡胶的透明性很好。硅橡胶的强度随着M Q 硅树脂中乙烯基含量的增加先增加而后下降。Si H/SiC H C H 2(摩尔比为1.21.5时,硅橡胶具有较好的力学性能。关键词:M Q 硅树脂;室温硫化硅橡胶;增强中图分类号:TQ 333.93文献标识码:A文章编号:1000-1255(200003-0170

2、-03M Q 硅树脂增强加成型室温硫化硅橡胶黄伟黄英*赵洪涛余云照(中国科学院化学研究所,北京,100080加成型室温硫化硅橡胶通常由乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷(PDM S 、增强剂、低相对分子质量的含氢聚硅氧烷、铂催化剂等组成。我们曾对由单官能硅氧单元(M 单元和四官能硅氧单元(Q 单元组成的硅树脂(M Q 硅树脂增强缩合型室温硫化硅橡胶进行了研究1,结果表明树脂和橡胶间的化学结合是必要的。在缩合型硅橡胶中,这种结合是通过硅羟基间的缩合反应形成的。由于加成型硅橡胶的生胶不含硅羟基,因此本工作合成了带乙烯基的M Q 硅树脂,希望通过含氢聚硅氧烷交联剂使M Q 硅树脂和硅橡胶产生化学结合。本工作

3、研究了含乙烯基的M Q 硅树脂对加成型室温硫化硅橡胶的增强作用,讨论了M Q 硅树脂的乙烯基含量、M Q 硅树脂的用量、乙烯基封端的PDM S 的相对分子质量及含氢聚硅氧烷的结构和用量对硅橡胶性能的影响。1实验部分1.1原材料八甲基环四硅氧烷(D 4,纯度99.5%以上,美国GE 公司产品。四甲基氢氧化铵,分析纯试剂。四甲基二乙烯基二硅氧烷(M M vi ,化学纯试剂,成都晨光化工厂产品。含氢聚硅氧烷,含氢量分别为0.168%,1.490%,北京化工二厂产品。氯铂酸催化剂,沈阳矿冶研究所试剂厂生产。1.2乙烯基封端的PDMS 的合成乙烯基封端的PDM S 是通过D 4与乙烯基封端剂在催化剂存在

4、下进行平衡反应而制备。乙烯基封端剂是通过D 4和四甲基二乙烯基二硅氧烷在浓硫酸存在下的平衡反应来制备。用粘度法测量乙烯基封端的PDM S 的相对分子质量:先用乌氏粘度计测量PDM S 的特性粘数,溶剂为甲苯,温度为25,然后通过公式=2.33M 0.84计算相对分子质量。1.3含乙烯基M Q 硅树脂的制备固定M Q 硅树脂的M /Q (摩尔比为0.8,通过改变原料配比,合成了不含乙烯基的M Q 硅树脂和4种不同乙烯基含量的M Q 硅树脂。1.4硫化硅橡胶的制备及性能测试试样制备和硫化胶性能测试同文献1,只是交联剂改为含氢聚硅氧烷,催化剂改为氯铂酸,催化剂的用量为10g /g 。2结果与讨论2.

5、1M Q 硅树脂中乙烯基含量对硅橡胶性能的影响表1给出了不同乙烯基含量的M Q 硅树脂添加到乙烯基封端的PDM S 中得到的硅橡胶的拉伸强度和扯断伸长率。表1中的的M vi /M 表示M Q 硅树脂中含乙烯基的M 单元与不含乙烯基*收稿日期:1999-05-31;修订日期:1999-12-20。作者简介:黄伟,博士。通讯联系人。Ta ble 3Transmittanc y of sil icone rubbers at diff erentwavelen g th re inf orced b y M Q sil icone resins withdiff erent content of v

6、in y l g rou p s的M 单元的摩尔比。从表1可以看出,硅橡胶的拉伸强度随乙烯基含量的增加先增加后降低,扯断伸长率基本上是随乙烯基含量的增加而减小。这一结果说明,随着M Q 硅树脂中乙烯基含量的增加,分子之间通过化学键结合的交联点增多,其硫化胶的拉伸强度也逐渐增大,但交联密度超过一定值时,拉伸强度反而下降。表2给出了M Q 硅树脂中乙烯基含量与硅橡胶的溶胀比和凝胶质量分数之间的关系。从表2中可以看到:不含乙烯基的M Q 硅树脂增强的硅橡胶的凝胶质量分数只有78.07%,大大低于用含乙烯基的M Q 硅树脂增强者。随着乙烯基含量的增加,硅橡胶的溶胀比减小,这是由于随着乙烯基含量的增加,

7、硅橡胶交联密度增加的缘故。从表3可知,试样的透光率随乙烯基含量的增加而略有减小,但在本工作研究的乙烯基含量范围内,试样的透光率变化不显著。说明M Q 硅树脂在硅橡胶中有良好的分散性和相容性。2.2乙烯基封端的PDMS 的相对分子质量对硅橡胶性能的影响表4是用相同的M Q 硅树脂增强不同相对分子质量的乙烯基封端的PDM S 得到的硅橡胶的力学性能和相应的溶胀实验结果。显然,乙烯基封端的PDM S 的相对分子质量越小,硅橡胶的拉伸强度和扯断伸长率都越小,交联密度较高,溶胀比也就较小。2.3含氢聚硅氧烷用量和结构对硅橡胶性能的影响从表5可以看到,硅橡胶的拉伸强度和扯断伸长率都随着含氢聚硅氧烷用量的增

8、加而先增加后减小。当Si H/SiC H C H 2(摩尔比,下同小于1时,硅橡胶硫化不完全,硫化胶片发粘;含氢聚硅氧烷适当过量时才能保证硅橡胶硫化得比较充分,硫化胶具有较好的力学性能。但如果含氢聚硅氧烷的用量太多,硅橡胶的性能反而下降。第3期黄伟等.M Q 硅树脂增强加成型室温硫化硅橡胶171Ta ble 5Eff ect of mole ratio of Si H to SiC H C H 2onp ro p erties of sil icone rubbers Si H/SiC H C H 2(mole ratio b /%t /M PaTa ble 1Eff ect of conte

9、nt of vin y l g rou p s in M Q sil icone150M n (PD M S wa s 4.66104M v i/M (mole ratio Co nt rol0.33Te nsile st re n g t h (t /M Pa1.56*Ta ble 2G el content and s well in g ratio of sil icone rubbersre inf orced b y M Q sil icone resins with diff erentcontent of vin y l g rou p sSwellin g ratioEx p

10、erime nt al co nditio ns were sa me a s t ho se in Ta ble 1.M v i/M (mole ratio Gel co nt e nt /%M v i/M (mole ratio Co nt rolM Q silico ne resin :M v i/M wa s 0.14,15p hr.H y dro g e n co nt e nt of met h y lh y dro g e n p ol y silo xa ne wa s 0.168,Si H/SiC H C H 2wa s 1.5(mole ratio .Swellin g r

11、atio2.99Ta ble 4Eff ect of relative molecular ma ss of PD MS onp ro p erties of sil icone rubbersM n (PD M S 3.671044.661048.04104b /%168175190M Q silico ne resin :M v i/M wa s 0.14,15p hr.H y dro g e n co nt e nt of met h y lh y dro g e n p ol y silo xa ne wa s 0.168%.M n(PD M S wa s 3.67104.172合成橡

12、胶工业第23卷当Si H/SiC H C H 2为1.21.5时,硅橡胶可以具有较好的力学性能。从表6中可以看到,使用含氢量为1.490%的聚硅氧烷得到的硅橡胶的拉伸强度较高,而扯断伸长率稍低,这表明硅橡胶交联点的分布密度对硅橡胶的力学性能有明显影响,交联点相对集中有利于硅橡胶的增强。从表6还可以看出,用含氢量为1.490%的聚硅氧烷作为交联剂的硅橡胶的凝胶质量分数和用含氢量为0.168%的相差不大,而其溶胀比却明显要小一些。显然,含氢聚硅氧烷的含氢量越高,交联点之间的平均链长越小,溶胀比越小。2.4M Q 硅树脂用量对硅橡胶性能的影响从表7可以看出,M Q 硅树脂有一适宜的用量。当M Q 硅

13、树脂用量超过一定值时,随着其进一步地增加,硅橡胶的拉伸强度和扯断伸长率都有所降低。使用的含氢聚硅氧烷的含氢量不同时,M Q 硅树脂的适宜用量及其对硅橡胶增强作用的大小也是不同的。3结论含乙烯基的M Q 硅树脂对加成型室温硫化硅橡胶有明显的增强作用,硅橡胶透明性较好。M Q 硅树脂通过交联剂与硅橡胶产生化学结合,硅橡胶的强度随着M Q 硅树脂中乙烯基含量的增加先增加后下降;Si H/Si HC H C H 2为1.21.5时硅橡胶的力学性能较好;选用适当的含氢聚硅氧烷,使硅橡胶的交联点相对集中,将有利于提高硅橡胶的强度;随含氢聚硅氧烷的不同,M Q 硅树脂的最佳用量和增强作用的大小亦不同。1黄伟

14、,黄英,余云照.M Q 硅树脂增强缩合型室温硫化硅橡胶J .合成橡胶工业,1999,22(5:281参考文献Reinf orcement of a ddition -curin g t yp e room tem p eraturevulcan iz in g sil icone rubber b y M Q sil icone resinHua n g Wei ,Hua n g Yin g ,Zhao Ho n g t ao a nd Yu Yunzhao (I nst i t u te o f C he m ist r y ,C hi nese A ca de m y o f S cien

15、ces ,B ei j i n g Abstract :The mecha nical p ro p erties ofroo m tem p erat ure vulca nizin g silico ne r ubber s of additio n -curin g t yp e were im p ro ved b y t heM Qsilico neresinsco nt ainin gvin y lg ro u p s.The silico ne r ubber s reinfo rced b yM Q silico ne resins had hi g h t ra ns p a

16、renc y .The tensile st ren g t h of t he silico ne r ubber s increased fir st a nd t hen decreased wit h in 2creasin g vin y l g ro u p s in M Q resin.The sili 2co ne r ubber s had hi g her mecha nical p ro p erties w hen t he mole ratio of Si H to SiC H C H 2was 1.21.5.Ke y words :M Q silico ne res

17、in ;roo m tem 2p erat ure vulca nizin g silico ne r ubber ;rein 2fo rcementTa ble 6Eff ect of h y dro g en content of meth y l h y dro g en 2p ol y sil oxane on p ro p erties of sil icone rubbersSwellin g ratio2.99(2.66Gel co nt e nt /%190(180175(168168(160t /M Pa(PD M S 8.041044.661043.67104M Q sil

18、ico ne resin :M v i/M wa s 0.14,15p hr.Si H/SiC H C H 2wa s 1.5(mole ratio .H y dro g e n co nt e nt of met h y l 2h y dro g e n p ol y silo xa ne wa s 0.168%.V alues in p a re nt heses co rres p o nded to h y dro g e n co nt e nt of met h y lh y dro g e n 2p ol y silo xa ne wa s 1.490%.Ta ble 7Eff ect of M Q sil icone resin content onp ro p erties of sil icone rubbers t /M Pa1.89(3.93(1.64b /%175(168140(130(90M Q silico ne resin co nt e nt /