气相法白炭黑对脱醇型硅酮胶的性能影响

潘聪 陈炳耀 彭小琴 全文高 韦远怡

摘 要：选择107 硅橡胶（α，ω- 二羟基聚二甲基硅氧烷）为基胶，选择气相法二氧化硅作为补强填料，添加适量的交联剂、偶联剂、催化剂等功能性助剂，研制一种有着优良的力学性能的脱醇型性硅酮胶。探究气相法白炭黑对脱醇型硅酮胶的稠度、拉伸强度、断裂伸张率和贮存期的影响。经试验发现，高比表面积的白炭黑对脱醇性硅酮胶的挤出性和补强效果更好;经过热贮处理后的气相法白炭黑能够提高脱醇型硅酮胶的贮存期。

关键词：107胶;气相法白炭黑;拉伸强度;贮存期

中图分类号：TQ436 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2021）08-0039-03

The effect of fumed silica on the performance of dealcoholized silicone rubber

Pan Cong1， Chen Bingyao1， Peng Xiaoqin1， Quan Wengao1， Wei Yuanyi2

（1.Guangdong Sanvo Chemical Industry Technology Co.， Ltd.， Zhongshan 528429， China; 2.Guangdong Sanvo Holdings Co.， Ltd.，Zhongshan 528325，China）

Abstract：Choose 107 silicone rubber （α，ω-dihydroxy polydimethylsiloxane） as the base rubber， choose fumed silica as the reinforcing filler， and add an appropriate amount of crosslinking agent， coupling agent， catalyst and other functions Sex additives， developed a dealcoholized silicone rubber with excellent mechanical properties. Explore the effect of fumed silica on the consistency， tensile strength，elongation at break and storage period of dealcoholized silicone rubber. It is found through experiments that the high specific surface area white carbon black has better extrudability and reinforcing effect on the dealcoholized silicone rubber; the gas phase white carbon black after heat storage treatment can improve the storage period of the dealcoholized silicone rubber.

Key words：107 glue; fumed silica; tensile strength; storage period

0 引言

白炭黑即SiO2，最早是在1940年被德國化工公司迪高沙研发出来，原材料选择的是四氯化硅[1]，通过高温火焰水解所制得，原生粒子的颗粒大小约7～40 nm。经过数十年的发展，后人们改进了气相法白炭黑的生产工艺，从而形成了多类型、多功能特性的产品树。气相法白炭黑来源广泛，有着高比表面积和纳米尺寸效应等的优点，已经成为补强材料的重要选择 [1]。通过白炭黑和聚合物基体所制得的材料，同时兼备两者的性能，在各个领域都有着广泛的应用 [2]。未经补强硅橡胶力学性能较差，实用价值低，因此在工业中，选择的补强材料一般是较高的比表面积气相法白炭黑，能明显增加硅橡胶的强度。气相法白炭黑不仅可以让硅橡胶产品力学性能有所提升，还能够硅橡胶产品的颜色呈现出多样化，满足不同领域的个性化需求[3]。

目前为止，白炭黑的生产工艺有两种：物理法和化学法[4]，工业上多选用化学法生产。白炭黑的化学生产工艺又可以细分为：沉淀法和气相法。沉淀法又称湿法，沉淀法白炭黑粒径为11～100nm，比表面积为45～380m2/g，DBP 吸油值1.60～2.40cm3/g[5]。通过沉淀法生产的白炭黑纯度低，粒径比气相法生产的大，补强效果较气相法差。气相法白炭黑粒径小，约为8～19nm，比表面积为130～480m2/g，DBP 吸油值1.50～2.00cm3/g。与沉淀法白炭黑相比，气相法白炭黑的优势是纯度高，补强效果好，是硅橡胶的补强填料的最优选择。

1 实验部分

1.1 主要原料与设备

α，ω- 二羟基聚二甲基硅氧烷;二甲基硅油（Me- PDMS）;气相白炭黑（A- 150、A-200、A-250）;甲基三甲氧基硅烷;乙烯基三甲氧基硅烷;二丁基二月桂酸锡;偶联剂KH-792、偶联剂KH-550。

设备： 双行星搅拌机，邵氏硬度计， 鼓风干燥箱，拉力试验机、腻子稠度测定仪等。

1.2 硅橡胶制备

在行星动力混合机中加入107胶和硅油，物料在-0.85MPa左右的真空环境下分散均匀;升起行星动力混合机，加入交联剂，在-0.85MPa 左右真空条件下搅拌10min;之后在加入气相白炭黑与填料，高速搅拌使体系中的气相法二氧化硅搅拌均匀;最后添加偶联剂和催化剂，在-0.85MPa 左右的真空环境下搅拌20min。卸压至大气压，制得单组分脱醇型硅橡胶。

1.3 性能测试

稠度检测：使用稠度仪检测。

拉伸强度、断裂伸长率：按照GB/T528- 2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》的要求进行测试。

贮存期：使用80℃烘箱烘烤硅酮胶样品，以检测其贮存周期。

2 结果与讨论

2.1 气相法白炭黑的比表面积对脱醇型硅酮胶触变

性性能影响

从表1的数据可以发现，气相法白炭黑比表面积为200m2/g时，脱醇型硅酮胶的稠度最低，挤出性最高;气相法白炭黑比表面积为100m2/g时，脱醇型稠度最高，挤出性最差，可以看出硅酮胶的稠度随着白炭黑的比表面积增加而降低，挤出性也因此变好。

2.2  气相法白炭黑的添加量对脱醇型硅酮胶的力学 性能影响

气相法白炭黑在硅酮胶的占比一般在5%～30%左右，但是不同占比对硅酮胶的力学性能影响较大。图1和图2分别时100m2/g、150m2/g、200m2/g這3种气相法白炭黑不同的使用量对硅酮胶的断裂伸张率、拉伸强度的影响，从图1分析随着气相法白炭黑的使用量的增加，3种不同比表面积体系的拉伸强度也因此增加，在相同的白炭黑使用量中，加入白炭黑比表面积为200m2/g的硅酮胶的拉伸强度性能最好。

从2图可以看出，随着气相法白炭黑添加量的增加，3种体系气相法白炭黑的断裂伸张率达到最大值后持续下降，因为提高气相法白炭黑使用量，导致气相法白炭黑难以在体系分散，出现粉料团聚，阻碍硅橡胶网状结构的形成，造成硅橡胶的断裂伸长率下降，其中比表面积为200m2/g的气相法白炭黑在15份的填充量时达到极大值。

2.3  气相法白炭黑烘烤时间脱醇型硅酮胶表干性能影响

图3给出了气相法白炭黑的热贮时间对密封胶贮存期的影响，随着气相法白炭黑热贮时间的增加，所制得的硅酮胶的贮存期亦因此增加，当气相法白炭黑热贮时间高于12h，硅酮胶的贮存期可达1年以上，提高气相法白炭黑的热贮时间能够有效降低其的含水量，进而减缓硅酮胶的硫化速度，从而提高硅酮胶的贮存期。

3 结语

（1）使用高比表面积的气相法白炭黑的硅酮胶能够有效降低稠度，提升硅酮胶的挤出性性能。

（2）加入气相法白炭黑能够提高硅酮胶的力学性能，选择加入相同添加量的白炭黑，高比表面积的白炭黑的拉伸强度会更高;添加高比表面积的白炭黑，硅酮胶会有最好好的断裂伸张率。

（3）经过烘烤处理的气相法白炭黑能够提高硅酮胶的贮存期。

参考文献

[1]李景瑞.疏水型气相法白炭黑对RTV-1硅橡胶性能影响[J].材料开发与应用，2017，32（05）：65-70.

[2]李员.硅烷偶联剂改性白炭黑及在硅橡胶中的应用[D].济南：济南大学，2015.

[3]王英丽，李娟.气相白炭黑在室温硫化（RTV）硅橡胶中的应用[J].昌吉学院学报，2007（03）：49-53.

[4]崔小明.白炭黑的生产及改性技术进展[J].中国橡胶，2009，25（13）：34-36.

[5]安晓英.NdFeB磁性丁腈橡胶复合材料的性能研究[D].兰州：兰州理工大学，2008.