交联剂对高强度加成型液体硅橡胶性能的影响

李志超

（中昊晨光化工研究院有限公司 四川自贡 643201）

加成型液体硅橡胶是司贝尔氢化反应在硅橡胶硫化中的一个重要发展与应用，其显著的特点是耐候性、耐高、低温性能、电性能优异，硫化时无低分子放出具有良好的生理惰性，广泛用于医疗、电子电器、航天航空等领域。

随着加成型硅橡胶的深入应用，对其性能的要求越来越高，而交联剂的变化对硅橡胶的力学性能起着决定性作用，Mark J E在研究聚二甲基乙烯基硅氧烷链末端的网络形态中提到生胶分子链中的乙烯基若是两个相邻或者若干个聚集在一起，即使加成反应完全，其弹性也仅相当于一个交联点的弹性。因此添加适当量的含氢硅油能使材料受到的外力通过集中交联点均匀分散在众多的分子链上从而显示出高强度的力学性能。

本实验就是以加入了MQ硅树脂的乙烯基胶料为基础物，通过对比不同结构、不同含量的交联剂（含氢硅油）对加成型液体硅橡胶性能的影响，寻求最佳配方。

一、实验

1.原料

乙烯基硅油： 乙烯基质量分数， 黏度4000～5000mm2/s，中昊晨光化工研究院、MQ树脂：乙烯基质量分数，2.0～3.5%，中昊晨光化工研究院、甲苯：工业级、含氢硅油（自制）、高活性铂络合物，中昊晨光化工研究院。

2. 试样制备

乙烯基胶料制备：将100份乙烯基硅油、60份MQ树脂，70份甲苯加入配料釜，搅拌均匀，抽真空度脱甲苯，制得到乙烯基胶料（黏度：5000～6000mm2/s、乙烯基质量分数：2.9%）。

加成型液体硅橡胶的制备：按配方将乙烯基胶料、含氢硅油混合均匀制成A组份，将乙烯基胶料、高活性铂络合物混合均匀制成B组份。

B组份：称取3000g乙烯基胶料，加入0.15%的铂催化剂，搅拌、装瓶。

A组份：分别称取200g乙烯基胶料，加入不同含量的含氢硅油（加入量如下表1），搅拌、装瓶。

表1 不同含氢量的含氢硅油的加入量

从表1可以看出，Si一H与Si一Vi比值增大，含氢硅油的加入量相应提高；Si一H与Si一Vi比值一定时，含氢量越大，加入量越少。

二、结果与讨论

1.不同含氢量的含氢硅油对硅橡胶物理性能的影响

表2 不同含氢硅油时硅橡胶的物理性能

表2当Si-H与Si-Vi比分别为1.5、1.25、1.05，含氢量分别为0.64%、0.87%和1.1%的含氢硅油对硅橡胶物理性能的影响。从上表2可以看出：Si-H与Si-Vi比值相同时，含氢硅油的含氢量与试样的拉伸强度和硬度成反比，与伸长率成正比。造成原因可能是：①交联后，高含氢量的分子链更长，柔顺性更好；②高含氢量的含氢硅油交联速度太快，分子链来不及形成完善的集中交联网络就已固定；③氢基含量较高时，在催化剂的作用下含氢硅油与胶料中含有的少量氢基或空气中的少量水份极易发生脱氢反应，产生气泡，因快速交联包封于胶料中。

在Si-H与Si-Vi比值为1.05时，试样的物理性能相对较低。可能是因为含氢硅油的加入量较少， Si-H比较分散，使得交联度降低，硫化较差或硫化不完全。

因此，Si-H与Si-Vi比值为1.25时，综合性能最优。

从上表中，我们还可以看出，含氢量为0.64%的含氢硅油中，随Si-H与Si-Vi比值增大，含氢硅油的加入量也就增大，其物理性能都有所提高，可能是由于Si-H分散在 Si-Vi周围的密集度提高，加成反应几率增大，硫化更加完全。而为0.87%和1.1%的试样，其伸长率先增大后降低，可能是Si-H与自身发生副反应所造成。但加入含氢量更高(1.1%)的试样则硬度较低。因此，选择含氢量为0.87%的含氢硅油，试样物理性能最优。

2.不同含氢量的含氢硅油对硅橡胶电学性能的影响

表3 不同含氢硅油时硅橡胶的电学性能

从上表我们可以看出，加入不同含氢量的含氢硅油，其对介电系数的影响并不大，在Si-H与Si-Vi比值为1.25时，0.87%的试样的介质损耗角正切最小，电绝缘性较好。此比值下，其物理性能也最好。因此可以判断硅橡胶的介电常数与橡胶网络的交联完善性(或交联密度)密切相关。

三、结论

本实验讨论了不同含氢量的含氢硅油对硅橡胶性能的影响。结果表明：含氢硅油对高强度硅橡胶的伸长率成正比、含氢量与拉伸强度和硬度成反比。使用含氢量为0.87%的含氢硅油在Si-H与Si-Vi比值为1.25时，硅橡胶的性能最好，其扯断拉伸强度为6MPa；伸长率为200%；邵氏硬度为43；介电常数为2.8（106Hz）；介质损耗角正切1.0×10-3（106Hz）。

[1]幸松民，王一璐. 有机硅合成工艺及产品应用. 化学工业出版社 2002.5

[2]刘利萍，董丽杰，刘景涛，周柳.含氢硅油交联RTV硅橡胶形态与性能[J].材料开发与应用，2008(10).