聚异丁烯改性硅橡胶的耐介质性能研究

赵 瑞， 王翠花， 张虎极

（湖北回天胶业股份有限公司，湖北 襄阳 441003）

聚异丁烯改性硅橡胶的耐介质性能研究

赵 瑞， 王翠花， 张虎极

（湖北回天胶业股份有限公司，湖北 襄阳 441003）

聚异丁烯（PIB）具有优异的耐介质性能，作为化工添加剂被广泛应用于各种化工材料，将聚异丁烯应用于胶黏剂及密封胶可有效稳定黏度，降低黏温性；同时促进粘接，提高耐介质性能，增加低温下的柔韧性。研究了4种不同的聚异丁烯在单组分室温硫化硅橡胶（RTV-1）中的应用。通过在RTV-1中添加不同相对分子质量的PIB，重点考查PIB对于RTV-1拉伸强度、伸长率及耐介质老化性能的影响。结果发现，添加PIB所制得的RTV-1拉伸强度可达2MPa，伸长率370%左右，同时耐机油、耐水性、耐热氧老化性能优异。

室温硫化硅橡胶（RTV）；聚异丁烯；耐介质

前 言

单组分室温硫化（RTV-1）硅橡胶具有众多优点，如耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性,密封效果好等[1-2]，被广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业，其中有机硅主要应用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等方面[3-4]。随着有机硅数量和品种的持续增加，应用领域不断拓宽，形成化工新材料界独树一帜的重要产品体系，许多品种是其他化学品无法替代而又必不可少的。

另一方面，聚异丁烯（简称PIB）是一种无色、无味、无毒的黏稠或半固体物质，具有良好的耐热、耐氧、耐臭氧、耐化学品及耐候、耐紫外线、耐酸、耐碱性能，且因其体积电阻率高、膨胀系数小、不含电介质有害物质、电绝缘性优良、裂解无残炭等特点，广泛应用于电绝缘材料、润滑油添加剂、石油添加剂、胶黏剂以及与橡胶等高聚物的共混改性等领域，开发利用前景十分广阔[5]。

聚异丁烯具有良好的柔顺性，渗透力强，应用于胶黏剂及密封胶可有效稳定黏度，降低黏温性；同时促进粘接，提高相容性及耐介质性能，增加低温下的柔韧性。

聚异丁烯按其相对分子质量分为高相对分子质量聚异丁烯(相对分子质量＞1000)和低相对分子质量聚异丁烯(相对分子质量＜1000)，二者性能和应用不同。本文选取4种不同相对分子质量聚异丁烯添加到室温硫化硅橡胶中，利用聚异丁烯的特殊性能改性室温硫化硅橡胶，提高其耐介质性能，详细考察PIB对于RTV的力学性能及耐介质性能的影响。

4 种聚异丁烯 PIB1，PIB2，PIB3，PIB4 相关性能指标如表1。

表1 聚异丁烯性能数据Table1 Performances of PIB

1 实验

1.1 原材料

α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷（俗称107胶），甲基硅油（100mPa·s），日本信越化学公司；酮肟型硅烷交联剂，自制；纳米碳酸钙，苏威；KH550，湖北武大有机硅材料股份有限公司；聚异丁烯，韩国大林。

1.2 仪器与设备

动力混合机，广东省佛山市金银河机械设备有限公司；万能电子拉力试验机，日本岛津。

1.3 制备工艺

原料基本配比：107胶50%～70%，增塑剂10%～30%，碳酸钙20%～40%，交联剂6%～10%，硅烷偶联剂1%～4%。

将计量的107胶、碳酸钙及增塑剂放入动混机内，搅拌升温，在120℃下抽真空，除去体系中的水分，冷却至室温得到预混料；然后加入交联剂、偶联剂，抽真空搅拌一定时间，最后在氮气保护下，将制得的RTV-1胶装入塑料包装管中密封贮存。

1.4 性能测试

硬度：按GB/T 531-1999测试。

拉伸强度及断裂伸长率：按照GB/T-1701测试拉伸强度及断裂伸长率。

耐油测试：将固化7d后的试片切成规定尺寸的哑铃型，放于30#机油中，在温度125±5℃下放置保存24h。

耐水测试：将固化7d后的试片切成规定尺寸的哑铃型，放于封闭水槽中，在温度90±5℃下放置保存24h，然后取出擦拭干净测试力学性能。

耐温测试：将固化7d后的试片切成规定尺寸的哑铃型，并放于200℃烘箱中168h后取出测试力学性能。

2 结果与讨论

2.1 聚异丁烯对RTV-1力学性能的影响

表2 PIB对于RTV-1力学性能的影响Table 2 Effectof PIB on RTV mechanical performances

通常室温硫化硅橡胶均采用硅油作为增塑剂，主要是两者相容性好，且对胶体的本体强度不产生影响，稳定性好[6-7]。本实验选用4种不同相对分子质量的PIB及硅油进行实验，表2为PIB对于RTV-1力学性能的影响，由表中可以看到4种PIB与硅油所制得的硅橡胶拉伸强度及伸长率基本一致，而且邵A硬度也基本一致。这说明PIB与107硅橡胶相容性好，起到增塑剂效果；另一方面，PIB的添加并不会导致胶体本体强度的衰减。PIB能够增塑的原因主要是由于其自身的分子结构所致，PIB是线性长链分子结构，内旋自由度高，立体构象多，具有优异的柔顺性[8]，可在RTV各组分中降低黏度，增加韧性；另一方面，聚异丁烯分子与硅氧烷结构基本一致，聚异丁烯分子链为-C-C-基本单元的重复，而硅氧烷分子链为-Si-O-基本单元的重复，两者均为重复单元的线性长链，结构基本一致，因此两者相容性好，故不会导致本体强度衰减。

2.2 聚异丁烯对RTV-1老化性能的影响

本文通过测试在不同老化条件下RTV-1力学性能研究了PIB对于RTV-1的耐水性、耐油性及耐温性的影响。表3分别是经过机油以及高温老化后RTV-1的力学性能。

表3 PIB对于RTV老化性能的影响Table 3 Effectof PIB on RTV-1 aging property

耐油性：

从表3中看到RTV-1在热油浸泡老化后力学性能的变化率均小于15%，说明其耐油性能优异，这主要与填料及特种性能增塑剂有关。众所周之，有机硅密封胶的主体成分聚硅氧烷是非极性的[9]，而同时机油也呈非极性，相似相容，故两者具有较大的亲和力,所以机油对于RTV-1的腐蚀性不可避免。一般来说，机油分子与RTV-1胶内部各组分的各种大小分子间的相互作用主要是机油分子的浸渗与RTV-1内部分子的反浸渗，这是分子间的范德华力作用，这是一个动态的平衡过程。当机油分子进浸入RTV-1内部达到饱和状态后，机油分子基本不再继续浸入。本实验中使用特殊性能PIB增塑剂添加于RTV-1中，目的在于降低机油的饱和吸附量，有效阻止机油分子的浸入，从而提高耐油性。

同时，为提高耐油性需要使用填料，降低了非极性聚硅氧烷的含量并起到补强效果；同时分散在胶中的CaCO3对聚硅氧烷有一定的屏蔽作用,降低了聚硅氧烷与机油的接触，有效阻止机油的腐蚀[10]。

耐水性：

由表3中可以看到经过热水浸泡后，RTV-1的邵A硬度、拉伸强度及伸长率均保持的很好，与老化前比较并没有发生明显变化，这意味着浸水对密封胶几乎没有影响,其优异的耐水性完全是由其疏水的主链结构决定的。

热氧老化：

由表3看到RTV-1的耐温性非常优异，这主要是由于RTV-1主体材料聚硅氧烷以及PIB两者的特殊耐温性能。通常硅橡胶在高温下发生主链降解和侧基氧化反应。端基为硅羟基(Si—OH)的硅橡胶的主链断裂主要以解扣降解方式进行，同时也有无规断裂降解方式存在，而端基为乙烯基(Si—C=C)的甲基硅橡胶可以采用无规断裂方式降解，也可按残余催化剂参与解扣的方式降解。

3 结论

本文选取4种不同相对分子质量聚异丁烯添加到室温硫化硅橡胶中，利用聚异丁烯的特殊性能改性室温硫化硅橡胶，详细考察PIB对于RTV的力学性能及耐介质性能的影响。结果表明：由于其线性长链结构，聚异丁烯与107硅橡胶具有优异的相容性，添加PIB所制得的RTV-1具有优异的力学性能；同时经过系列对比试验看出PIB改性后的RTV-1的耐油性、耐水性及耐热氧老化性能均较好。综合比较，PIB改性后的RTV-1具有优异的力学性能及耐介质性能，可应用于环境恶劣条件下的粘接密封领域。

［1］吕绍良．汽车工业用单组份室温硫化硅橡胶密封/粘接剂［J］．特种橡胶制品，1991，（5）：6-9．

［2］王强华，贺孝明．导电型室温硫化硅橡胶的研究［J］．有机硅材料及应用，1999,(6)：11-12．

［3］苏正涛，申玉生．缩合型室温硫化硅橡胶的粘接性能及粘接机理分析［J］．橡胶工业，1998,(45)：663-665．

［4］赵瑞，王翠花，韩胜利，等．合成绝缘子组装用室温硫化硅橡胶［J］．粘接，2011，（5）：55-57．

［5］冀克俭，张淑芳，李学，等．聚异丁烯/低密度聚乙烯的共混［J］．高分子材料科学与工程，1993，（5）：119-121．

［6］马德柱，何平笙，徐种德，等．高聚物的结构与性能［M］．北京，科学出版社，2003．

［7］幸松明，王一璐．有机硅合成工艺及产品应用［M］．北京，化学工业出版社，2000．

［8］何曼君，张红东，陈维孝，等．高分子物理［M］．上海，复旦大学出版社，2006．

［9］黄文润．单组分室温硫化硅橡胶的配制［J］．有机硅材料，2002，16（4）：32-40．

［10］王翠花，赵瑞，韩胜利，等．耐油性单组分酮肟型有机硅密封胶的研制［J］．粘接，2012，（4）：57-59．

Research on Resistance to M edium of Silicone Rubber M odified by Polyisobutylene

ZHAORui,WANGCui-hua and ZHANGHu-ji(Hubei HuiTian adhesive&sealant Co.,Ltd.,Xiangyang,441003,China)

Because of the perfectmedium-resistance,polyisobutylene (PIB)is employed in various chemical materials as chemical additives.Polyisobutylene used in adhesive and sealant can effectively make the viscosity stable,reduce the viscosity-temperature characteristics,as well as promote bonding,compatibility ability and medium resistance and enhance the flexibility at low temperature.The applications of 4 kinds of PIB in room-temperature vulcanized silicone rubber(RTV-1)have been investigated.The effects of PIB on tensile strength,elongation and resistance to medium aging of RTV-1 are studied through adding PIB with differentmolecular weights into RTV-1.The results indicate that the RTV-1 with adding PIB has good mechanical properties.Its tensile strength is 2.0MPa,and the elongation at break is 370%.And its oil-resistance,water-resistance and heat-resistance are excellent.

Room temperature vulcanized silicone rubber(RTV);polyisobutylene(PIB);resistance tomedium

TQ 333.93

A

1001-0017（2013）01-0030-30

2012-07-28

赵瑞（1982-），男，湖北襄阳人，硕士研究生，主要从事有机硅材料的研究。