以聚苯基倍半硅氧烷—聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物为基础的硫化胶之性能

2017-07-01王惠中编译

世界橡胶工业 2017年5期

关键词：列斯硅氧烷西尔

王惠中编译

王惠中编译

俄罗斯合成橡胶科学研究院制得了含有聚苯基倍半硅氧烷（硬嵌段）和聚二甲基硅氧烷（软嵌段）的聚苯基倍半硅氧烷—聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物ЛeCтоCил CM，此种嵌段聚合物具有良好的力学性能和高耐热性。

聚苯基倍半硅氧烷；聚二甲基硅氧烷；嵌段；硫化胶

开发纳米级聚合物复合材料，乃是材料学科近年来最生机勃勃的分支之一。纳米级聚合物复合材料的物理性能和电子性能，决定于纳米粒子和其他粒子的非常高的比表面积。无论与嵌段材料的性能，还是与单体化合物的性能相比，都有很大的区别。

目前，俄罗斯合成橡胶科学研究院采用同相缩聚法，制得含有聚苯基倍半硅氧烷（ПФCCO，作为硬嵌段）和聚二甲基硅氧烷（作为软嵌段）的聚苯基倍半硅氧烷—聚二甲基硅氧烷的嵌段共聚物[商标为列斯托西尔ЛeCтоCил CM（TY38.03.1.00690）]。

聚苯基倍半硅氧烷是一种经验分子式为[RSiO1.5]的苯基三氯硅烷（PhSiCl3）的水解缩聚产物，是含有1%～5%（质量）羟基、缩合不完全的梯形结构低聚物。由架构类似的混合分子（RSiO1.5）组成的聚有机倍半硅氧烷是SiO2和R2SiO之间的中间链段，因为在此处硅原子与三个氧原子和烃取代基（例如，苯基-环戊基-）相结合，而取代基有助于在最终材料中，填充剂与聚合物基体的相互熔合。

列斯托西尔ЛeCтоCил CM是一种硬质的、未经过碾压的无定形粉末，可用溶剂把这种粉末浇注成薄膜状加以利用。用列斯托西尔ЛeCтоCил CM制取填充硫化胶的努力却付之东流。

列斯托西尔ЛeCтоCил CM可以以溶液形式制造填充和非填充防护及抗黏附用疏水、弹性、无毒的各种结构的覆盖层、管道、器具、制品和零部件。它们可在-60 ℃～+250 ℃如此宽域的温度范围内使用，当温度急剧下降时仍能可靠地工作。

对生胶馏分进行的分析表明，它是由几个馏分组成的。馏分的高分子部分（40%）在分子量Mn=1.0×104～7.0×104和组成上具有宽分布特性，由枝化的多官能大分子组成。分子中硬嵌段偶然被软嵌段所连接。馏分的第二组成部分（60%）是聚苯基倍半硅氧烷的低分子嵌段，嵌段中含有大量的OН基团。

因而，可以把制得的聚合物视为纳米级复合材料。材料中聚苯基倍半硅氧烷-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物，被不完全缩合的聚苯基倍半硅氧烷所填充。目前，研究人员对含有完全缩合的多面倍半硅氧烷，或者不完全缩合的T-树脂材料进行了多方面的研究。这些材料的性能和性能再现，强烈地依赖于相间相互作用的性质、相的相容性或者相的不相容性，以及相界面部分的结构。有几种方法可以抑制相分离，其中，聚合物合成是最有效的一种方法，硬段和软质基体在聚合物中以化学键的形式结合，这些材料实质上就是分子水平的复合材料。

文中研究的课题，就是制备适合于硅橡胶标准硫化方法的嵌段共聚物，并研究所制得的硫化胶的各项性能。为了研发适合于在开炼机上炼胶的橡胶，曾经制备了聚苯基倍半硅氧烷—聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物，它是一种均相的材料，有机硅和非有机相在分子水平上均匀分布，其分子通式为：

非有机组分和有机组分在一个分子里结合起来，从而形成了分子水平的复合材料。它是由硅氧烷的软基体和聚苯基倍半硅氧烷的硬嵌段以化学键的形式构成的，原则上不会形成独立的相，并与已制得的材料作了比较。在这些材料的增强型硬段中无内部缺陷，且其增强效应比较强烈地表现出来。

为了研究所制得的聚合物的耐热性，就其在惰性气体中的性状进行了衍生性图示研究。在GTA—6000“PeTkin Elmer”仪器上进行了热重力测定分析，加热范围40 ℃～600 ℃，加热速率10 ℃/min。

所得数据列于表1。为了进行对比，表1中还列出了列斯托西尔ЛeCтоCил CM、聚二甲基硅氧烷（ПДMC）和聚二甲基甲基苯基硅氧烷（CКTC-ФН-50）的耐热性数据。

对新型嵌段共聚物和批量生产的橡胶耐热试验结果进行了比较和分析。结果表明，新型嵌段共聚物在热物理性能方面不亚于列斯托西尔ЛeCтоCил CM，这两种嵌段共聚物都大大胜过热稳定的线性硅氧烷—聚二甲基硅氧烷和聚二甲基甲基苯基硅氧烷。

表1 聚合物的耐热性

在DSC8500量热仪上，采用差动扫描量热法测定了被研究试样的玻璃化转变温度，试样质量为12～20 mg，加热速率10 ℃/min，最低冷却温度为-80 ℃。

在-75 ℃～0 ℃温度范围内，未能成功地记录下新型嵌段共聚物的玻璃化转变现象，这就可以推断，新型嵌段共聚物的玻璃化转变温度更低。

以新型聚苯基倍半硅氧烷—聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物为基础，按照标准配方并根据技术条件（TY）38.403522-85制得了硫化胶。硫化胶的力学性能列于表2。正如上文所述，未能成功地制得列斯托西尔（ЛeCтол）硫化胶供比较用。

表2 新型聚苯基倍半硅氧烷—聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物硫化胶的力学性能

从所列示的数据得知，新型聚苯基倍半硅氧烷—聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物硫化胶具有良好的力学性能和高耐热性。

这样，与自己的前驱体—列斯托西尔ЛeCтоCил CM相比较，在保持高耐热性的前提下，新型聚苯基倍半硅氧烷—聚二甲基硅氧烷的嵌段共聚物具有较好的可加工性。

[1] холошaвинa Ю B. Cвойотвa вулкaнизaтов нa оCновe полифeнилCилCeCквиокCaн-полидимeтилCилокCaного Блок-Cополимeров[J]. кaучук и рeзинa, 2015(01)：10-11.

[责任编辑：张启跃]

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