交联剂对高强度缩合型室温硫化硅橡胶性能的影响

刘光勋等

摘要：研究了正硅酸乙酯和含氢硅油2种交联剂对高强度缩合型RTV硅橡胶的常温和热空气老化后力学性能及热失重的影响。结果表明，在常温下和热空气老化后，以含氢硅油为交联剂的高强度缩合型RTV硅橡胶的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度和180°剥离强度均显著高于以正硅酸乙酯为交联剂的RTV硅橡胶，尤其是撕裂强度高于后者1倍多。在空气和氮气气氛下，含氢硅油为交联剂的RTV硅橡胶热稳定性能均优于正硅酸乙酯为交联剂的RTV硅橡胶。

关键词：交联剂；正硅酸乙酯；含氢硅油；缩合型RTV硅橡胶

中图分类号：TQ433.4+38 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2014）08-0046-03

缩合型室温硫化（RTV）硅橡胶按产品形态可分为单组分和双组分。双组分缩合型RTV硅橡胶是最常见的RTV硅橡胶，它的主要特点是硫化时不放热、不吸热、不膨胀、收缩小、硫化交联反应可以在内部和表面同时发生，并可以进行深部硫化；因此，双组分缩合型RTV硅橡胶在建筑、汽车、电子电器、机械、化工、轻工等领域获得广泛应用[1]。不同的缩合型RTV硅橡胶交联剂的反应活性不同，硫化后硅橡胶的交联结构、交联密度等不同导致力学性能、老化性能等差异[2～6]。因此，不同交联剂对缩合型RTV硅橡胶性能的影响成为一个研究关注点。

本文研究了正硅酸乙酯和含氢硅油2种交联剂对高强度缩合型RTV硅橡胶性能的影响，为高强度缩合型RTV硅橡胶的交联剂选择提供依据。

1 实验部分

1.1 主要原料

端羟基液体甲基硅橡胶，8 000 mPa·s，江西星火有机硅厂；氧化铁，工业品，上海一品国际颜料有限公司；ND-42，工业品，南京品宁偶联剂有限公司；含氢硅油，含氢量≥1.2%，无锡市全力化工有限公司；KH-CL，工业品，中国科学院化学研究所；正硅酸乙酯和二月桂酸二丁基锡，化学纯，北京化学试剂有限公司；NJD-6底胶，自制。

SG150三辊研磨机，秦皇岛市抚宁机械化工厂；平板压机，自制；XMTA-700P热老化烘箱，银河仪器厂；T2000电子拉力试验机，北京市友深电子仪器厂；PerkinElmer Pyrisl TGA热失重分析（TGA）仪。

1.2 试样制备

RTV硅橡胶的参考配方见表1。

按表1配方称量各种原料在搪瓷盘中简单混合后，在三辊研磨机上研磨3遍即可出料。

标准试片制备：将混炼均匀的胶料在25 ℃的平板压机上硫化1 d，然后在70 ℃烘箱中硫化1 d。

剪切强度和180°剥离强度试样制备：采用阳极化铝合金作为基材，先将阳极化铝合金试片清洗干净并干燥后，涂一薄层NJD-6底胶，晾干1 h以上后再涂敷缩合型RTV硅橡胶。将制备好的试样先在25 ℃下硫化1 d，后在70 ℃烘箱中硫化1 d。

1.3 性能测试

标准试片：按HB 5246—1993制备；

硬度：按GB/T 531—2008测试；

拉伸性能：按GB/T 528—2009测试；

撕裂强度：按GB/T 529—1991测试；

剪切强度：按HB 5250—1993测试；

180°剥离强度：按HB 5249—1993测试；

热失重分析（TGA）：采用空气和氮气气氛，升温速率为10 ℃/min。

2 结果与讨论

2.1 交联剂对缩合型RTV硅橡胶拉伸性能的影响

4种交联剂对缩合型RTV硅橡胶拉伸性能的影响见表2。

由表2可知，采用正硅酸乙酯和含氢硅油为交联剂的缩合型RTV硅橡胶，其拉伸强度和断裂伸长率均较高；采用ND-42和KH-CL为交联剂的缩合型RTV硅橡胶，当粘料和交联剂混合时，黏度增加很快，工艺性能较差，且硫化胶的拉伸强度和断裂伸长率均较低。可见，要得到高强度RTV硅橡胶须采用正硅酸乙酯或含氢硅油作为交联剂。

2.2 2种交联剂对RTV硅橡胶力学性能的影响

以正硅酸乙酯和含氢硅油为交联剂的高强度缩合型RTV硅橡胶力学性能对比见表3。

从表3可以看出，以含氢硅油为交联剂的硅橡胶拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度和180°剥离强度均显著高于以正硅酸乙酯为交联剂的硅橡胶，尤其是撕裂强度高于后者1倍多，而硬度和剪切强度相当。其原因可能是2种交联剂的硅橡胶交联密度和网络结构不同，以含氢硅油为交联剂的硅橡胶交联密度低并能够形成集中交联点，从而有利于提高硅橡胶的力学强度尤其是撕裂强度。

2.3 2种交联剂对RTV硅橡胶热空气老化性能的影响

经过250 ℃/200 h热空气老化后，以正硅酸乙酯和含氢硅油为交联剂的高强度缩合型RTV硅橡胶的性能见表4。

从表4可以看出，经过热空气老化后，以含氢硅油为交联剂的硅橡胶的性能仍显著高于以正硅酸乙酯为交联剂的硅橡胶，断裂伸长率和撕裂强度更是大大高于后者，硬度显著低于后者。由于硅橡胶在热空气老化条件下，微观上主要表现为交联密度的增加，宏观上表现为硬度增加、断裂伸长率降低等。可见，以含氢硅油为交联剂的硅橡胶热空气老化性能更加优异。

2.4 2种交联剂对RTV硅橡胶热失重性能的影响

图1是正硅酸乙酯和含氢硅油为交联剂的高强度缩合型RTV硅橡胶在空气气氛下的热失重曲线（1和2）和氮气气氛下的热失重曲线（3和4）。

从图1可以看出，硫化硅橡胶热失重为2%时，正硅酸乙酯和含氢硅油为交联剂的硅橡胶在空气和氮气中的温度分别是354 ℃、375 ℃、447 ℃和531 ℃。硫化硅橡胶热失重为10%时，正硅酸乙酯和含氢硅油为交联剂的硅橡胶在空气和氮气中的温度分别是409 ℃、445 ℃、537 ℃和586 ℃。硫化硅橡胶热失重为20%时，正硅酸乙酯和含氢硅油为交联剂的硅橡胶在空气和氮气中的温度分别是464 ℃、485 ℃、567 ℃和621 ℃。可见，在空气和氮气气氛下，含氢硅油为交联剂的高强度缩合型RTV硅橡胶的热稳定性能较优。

3 结论

采用正硅酸乙酯或含氢硅油作为交联剂可以制备高强度缩合型RTV硅橡胶。以含氢硅油为交联剂的高强度缩合型RTV硅橡胶的常温力学性能和热空气老化后的力学性能均显著高于以正硅酸乙酯为交联剂的高强度缩合型RTV硅橡胶，尤其是撕裂强度高于后者1倍多。热失重分析表明，在空气和氮气气氛下，含氢硅油为交联剂的高强度缩合型RTV硅橡胶的热稳定性能均优于正硅酸乙酯为交联剂的高强度缩合型RTV硅橡胶。

参考文献

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