气相白炭黑对氟橡胶/硅橡胶共混胶性能的影响

宋昊炜

摘 要：硅橡胶具有优良的耐高温、低温性能、优良的电气性能、透气性、导热性和脱模性能，广泛应用于电子电气工业、汽车工业、办公设备、生物医疗、家居用品等领域。

关键词：氟橡胶;硅橡胶;气相白炭黑;共混;物理机械性能

气相白炭黑用于增强氟橡胶/硅橡胶的混合。研究了气相白炭黑的用量和比表面积对氟橡胶/硅橡胶共混物的力学性能、耐热性、耐老化性和耐油性的影响。

1 实验

1.1 原材料

甲基乙烯基硅橡胶，PS02型，深圳市森13有机硅材料有限公司，氟橡胶，F2463型，乙烯三乙氧基硅烷（KH i51牌号），南京能德化工有限公司生产。

1.2 实验设备和仪器

广东湛江机械厂xk160型：橡胶硫化机，C3型，北京瑞达紫辰仪器有限公司XLB-D型，浙江湖州鸿图机械有限公司万能材料试验机，Haak e扭力流变仪，德国rm oE 1ectron。

1.3 试樣制备

①氟橡胶接枝乙烯基三乙氧基硅烷的制备。氟橡胶接枝乙烯基三乙氧基硅烷配方：氟橡胶1O0部分：乙烯基三乙氧基硅烷5部分，DCP0.5份。将氟橡胶、乙烯基三乙氧基硅烷和DCP均匀地混合在混合机上，加入到tlaake流变仪中，在150℃的温度下混合，转速为80rpm，混合时间为30分钟。索氏提取的混合橡胶，48h，温度80℃，无水乙醇提取液，提取产品真空干燥后，氟橡胶和乙烯基三乙氧基硅烷接枝（FKM-g-KH151）。烯基的双键断裂，产生了新的自由基的两个新的自由基反应，最终产生了氟橡胶接枝乙烯基三乙氧基硅烷;

②准备混匀胶，将混匀机辊距调整为2mm，加入硅橡胶和辊。加入气相白炭黑和羟基硅油。喂料完毕后，调整辊距在LMM以下。调整辊距离低于LMM，薄通过氟橡胶，滚，加酸吸收剂，调整辊帮派E1毫米的混合器，使三角袋和卷5次，滚，逐渐加入硅橡胶粘合剂搅拌氟橡胶混合胶水，混合均匀，然后加入硫化剂，薄通过5次，推出，等待使用;

③硫化物样品的制备。在165℃的固化温度下，电热油压力板式硫化机对硫化试件和压缩永久变形试样进行了硫化。选择硫化时间作为硫化仪测定的常规硫化时间。第二阶段硫化在180～C*2h的高炉中进行。

2 气相白炭黑对氟橡胶/硅橡胶共混胶力学性能的影响

①在含增容剂的氟橡胶/硅橡胶共混中，氟橡胶/硅橡胶共混采用气相白炭黑，比表面积为220m2·g-1加强。气相白炭黑含量对氟橡胶/硅橡胶共混物力学性能的影响。可见，当气相白炭黑含量从0增加到40时，氟橡胶/硅橡胶共混胶的抗拉强度从0增加。7MPa增加到8。在8MPa时，当气相白炭黑含量超过40时，拉伸强度降低。随着气相白炭黑含量的增加，撕裂率由增加到减少。当气相白炭黑含量为30个部分时，撕裂伸长率最高，为380%。随着气相白炭黑含量的增加，其撕裂强度和硬度也随之增加。当白炭黑用量从0增加到50时，混合胶的撕裂强度从4增加到4.2kN·m-1。增加到2lkN·m-1，硬度从47增加到8l。可见气相白炭黑对氟橡胶/硅橡胶共混胶粘剂的增强效果明显，提高了共混橡胶的力学性能。这是由于气相白炭黑颗粒的粒径效应小，比表面积大。此外，气相白色炭黑的表面含有大量的硅羟基。同时，气相白炭黑颗粒与混合橡胶特别是硅橡胶的分子链也有很强的相互作用，改善了气相白炭黑与橡胶的界面结合。但是，当气相白炭黑的含量超过40个部分时，气相白炭黑很难混合成橡胶，影响气相白炭黑的分散性，导致机械性能和加工性能较差。因此，气相白炭黑含量不应超过4O份。气相白炭黑的比表面积对氟橡胶/硅橡胶共混胶力学性能的影响。

可以看出，随着气相白炭黑比表面积从120m2·g-1增加到220m2·g-1，共混胶的抗拉强度增加。随着气相白炭黑比表面积的不断增大，抗拉强度没有明显变化，随着气相白炭黑比表面积的增大，抗拉强度的延伸率、撕裂强度和硬度均有所增加。这是因为气相白炭黑比表面积越大，颗粒与粘结材料的接触面积越大，粘结点越多，橡胶的增强效果越好，从而提高了硫化橡胶的力学性能。但气相白炭黑的比表面积过大，其假体积也相应增大。与橡胶混合比较困难，搅拌时间长，很难均匀分散，特别是气相白炭黑的比表面积超过220m2·g-1时。之后，混和胶的加工性能明显下降。因此，从力学性能和加工性能的综合考虑来看，气相白炭黑的合适的比表面积为220m2·g-1。

②SEM分析。用不同用量的气态白炭黑强化氟橡胶/硅橡胶混合硫化。随着气相白炭黑数量的增加，在硫化橡胶的拉伸段上分布的填充颗粒数量逐渐增加，颗粒的尺寸也变得不均匀。可以看出，气相白炭黑的用量越多，分散度越差。不同比表面积的气相白炭黑SEM。当气相白炭黑比表面积为120m2·g-1时，在拉伸截面上分布的填充颗粒较大，粒径不均匀，这是因为气相白炭黑此时粒径较大。当气相白炭黑比表面积为380m2·g-1时，拉伸段可见的大颗粒数量较小，但填充颗粒分布不均匀。这主要是因为气相白炭黑比表面积越大，颗粒尺寸越小，越容易结块，导致填充颗粒大小不均匀。当气相白炭黑的比表面积是220m2·g-1，级拉伸部分的填料粒子的大小相对均匀和分散好，这可能是为什么气相白炭黑粒子的大小适中和聚合现象并不严重。

参考文献：

[1]王小红，气相白炭黑对氟橡胶/硅橡胶共混胶物理机械性能的影响[J].广东橡胶，2016.