一种硅酮胶的制备

杨永强　陈炳耀　全文高　杨育其　欧佳丽

摘要：采用羟基聚二甲基硅氧烷、碳酸钙、甲基三丁酮肟基硅烷和苯基三丁酮肟基硅烷交联剂、偶联剂等原料制备有机硅硅酮胶，探究交联剂的添加方式、偶联剂混合时间、基材粘接性对硅酮胶性能的影响，研究表明：交联剂分2次加入、偶联剂混合天数为6 d，制备的硅酮胶性能达到最佳，且在PVC玻璃钢、PP塑料板具有良好粘接性。

关键词：硅酮胶、偶联剂、交联剂

中图分类号：TQ437

文献标识码：A文章编号：1001-5922（2022）06-0017-04

Preparation of a kind of silicone adhesive

YANG Yongqiang CHEN Bingyao QUAN WengaoYANG Yuqi OU Jiali

（1.Guangdong Sanhe Holding Co.， Ltd.， Zhongshan 528429， Guangdong  China; 2. Guangdong Sanhe Chemical Technology Co.， Ltd.， Zhongshan 528429， Guangdong China）

Abstract：Organosilicon silicone adhesives were prepared from hydroxyl polydimethylsiloxane， calcium carbonate， methyl tributylketone oxime silane and phenyl tributylketone oxime silane crosslinking agent，coupling agent and other raw materials. The influence of coupling agent mixing days and substrate adhesion on the performance of silicone rubber. The research shows that the performance of the prepared silicone rubber reaches the best when the crosslinking agent is added in two times and the coupling agent mixing day is 6， with good adhesion on PVC glass fiber reinforced plastic and PP plastic board.

Key words：silicone adhesive， coupling agent， cross-linking agent

有機硅硅酮胶是一种有机硅弹性体，它的分子主链是由硅氧原子交替有序排列而成，碳上的特殊官能团赋予了其独特的特性。其显著特点常温接触水气固化，无需特殊处理，具备无腐蚀性、无臭味、粘接性好等特点;其应用如门窗、浴室、建筑等等的粘接与密封[1]。通常，硅酮胶具备良好的粘接性;但其并非所有的基材都能粘接。本文意在研制一款高粘接型的硅酮胶，用于聚氯乙烯（PVC）玻璃钢、聚丙烯（PP）塑料的粘接。

1实验部分

1.1实验原料

羟基聚二甲基硅氧烷（20 000、80 000 mPa·s）（上海金锦乐实业有限公司）;JQ纳米碳酸钙，上海聚千新材料发展有限公司;重质碳酸钙（湖北广奥生物科技有限公司）;RD轻质碳酸钙（湖北鑫润德化工有限公司）;甲基三丁酮肟基硅烷（康迪斯化工（湖北）有限公司）;苯基三丁酮肟基硅烷（湖北巨胜科技有限公司）;γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ-丙基三甲氧基硅烷（KH560）、二月桂酸二丁基锡（湖北新蓝天新材料有限公司）;气相二氧化硅（上海慎则化工科技有限公司）;二甲基硅油（GR，天津市光复科技发展有限公司）。

1.2实验仪器及设备

5L实验室行星搅拌机、5L实验室真空捏合机（莱州龙骏机械有限公司）;101-2型电热鼓风干燥箱（献县荣耀仪器设备经销处）;WDW-1电子拉力试验机（济南斯派机电科技有限公司）;LX-A硬度计（江苏拓达精诚测试仪器有限公司）。

1.3实验步骤

1.3.1基料的制备

将20 000、80 000 mPa· s室温硫化硅橡胶、硅油等按照比例加入真空捏合机搅拌5 min;之后再加入纳米碳酸钙、重质碳酸钙、轻质碳酸钙室温搅拌混合分散15 min，加无机填料时需分布进行，边搅边加，加完再搅拌20 min，再抽真空;待温度升到110～120 ℃时，搅拌3 h。然后降温，得到基料[2]。

1.3.2硅酮密封胶的制备

在行星搅拌机中加入一定量基料、黑色浆，抽真空5 min使它们混合均匀，再加入气相二氧化硅搅拌2～3 min，再抽真空搅拌15 min，之后加甲基三丁酮肟基硅烷（添加方式不同）和苯基三丁酮肟基硅烷，搅拌2 min后抽真空搅15 min;再加入混合偶联剂（KH550和KH560）、二月桂酸二丁基锡，搅拌2 min抽真空后搅18 min，然后挤入300 ml空白管密封待用[2]。

1.4性能表征

（1）表干时间：依照GB/T 13477.5—2003试验方法进行测试;

（2）硬度：依照GB/ T 531.1—2008 用邵氏A硬度计检测;

（3）拉伸强度和断裂伸长率：按GB/ T 528—2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定，采用哑铃状Ⅰ型试样测定;

（4）拉伸模量和定伸粘接性：分别按GB/T 14683—2017中的GB/T 13477.8—2017和GB/T 13477.10—2017测定;1F87BFFA-CE42-438A-A135-AB01DB4D7D86

（5）剪切强度：按照GB/T 7124—2008检测，粘接基材选用尺寸为100 mm×25 mm×1.6 mm的碳钢对碳钢的粘接;

（6）固化深度：使用固化深度板检测样品在温度为（23±2）℃、相对湿度为（50±5）%时24 h的固化深度。

2结果与讨论

2.1交联剂的添加方式对有机硅硅酮胶的影响

考察同用量交联剂，分1次加入和2次加入：1次加入是将甲基三丁酮肟基硅烷一次性全部加入;2次加入是先加一部分甲基三丁酮肟基硅烷搅拌一定时间后，再将剩下的甲基三丁酮肟基硅烷加入、搅拌。其性能检测结果如表1所示。

从表1可以看出，二次加入的交联剂添加方式比一次加入的好。其表干时间更快、硬度更高，力学性能强度更好，固化深度更深。这是因为交联剂分2次加入，胶料能与空气中水分接触的烷氧基团增多，从而使表面硫化速度提高;同样的量，2次接触的交联点增多，有利于水分子在硅酮胶内部的扩散，所以表干时间更快、固化深度更深;交联点的增多，硫化速度加快，形成更加密集的网络結构，从而使力学性能提高，表现为硬度、剪切强度、拉伸强度、断裂伸长率性能的提高[2]。

2.2偶联剂对有机硅硅酮胶的性能影响

在硅酮胶里，偶联剂的加入，能改善硅酮胶的性能，为研究偶联剂对硅酮胶的性能影响，本文考察正常加入2种偶联剂及混合2种偶联剂放置一段时间有无区别，混合放置时间为1～7 d;具体实验结果如表2所示。

从表2可以看出，随着偶联剂混合时间的增加，表干时间先减少后增加，固化深度也先升后降，在混合时间为6 d时达到最大值，这可能是因为混合的KH550和KH560发生了不明反应，使硫化速度增快，水分子能更好进入硅酮胶内，从而使硅酮胶表干时间变短，固化深度更深。放置时间过长，可能阻碍了水分子在硅酮胶中的扩散[3]。

从表3可以看出，混合时间大于等于4 d的偶联剂，制备的硅酮胶在基材的粘接效果方面比单独加2种偶联剂的好，基材被牢固粘接为一体。

混合时间对拉伸模量和剪切强度的影响，结果如图2、图3所示。

从图1可以看出，随着混合时间的增加，硬度和拉伸强度先下降，后上升，在混合天数为6 d时，达到最大值，且其分别为50 HA和1.68 MPa。这是因为随混合时间的增加，交联密度增大，硬度增大;但当混合时间过长，交联过度，反而硬度变小。拉伸强度的增大，是因为混合时间的增加，使硅橡胶分子链的交联网络的密度增大，从而使硅橡胶分子形成较好的三维网状结构，表现具有好的拉伸强度和断裂伸长率;但混合时间过长，会使得硅橡胶分子链与交联剂的交联点密度增大，分子链的位移和伸展受限制，使得硅橡胶的柔顺性下降，表现为硅橡胶的弹性下降，此时受外力作用时，由于硅橡胶内部应力分布不均，会出现应力集中，拉伸时易出现破坏，从而导致硅橡胶的拉伸强度下降。

从图2可以看出，随着混合时间的增加，拉伸模量和剪切强度先下降，后上升，在混合时间为6 d时，达到最大值，且分别为0.65和1.2 MPa。这是因为随混合时间的增加，使硅橡胶分子链的交联网络的密度增大，使硅橡胶分子形成较好的三维网状结构，从而使剪切强度和拉伸模量增大。

2.3制备的有机硅密封胶

交联剂的添加方式采用2次加入，复配偶联剂放置6 d，制备的有机硅硅酮胶，其检测性能见表4。

3结语

本次实验得出，交联剂不同的添加分式对硅酮胶的性能影响不同，2次加入的交联剂，制备的硅酮胶性能效果更好;正常加入2种偶联剂、混合2种偶联剂放置一段时间再加入，制备的硅酮胶性能有明显差别，混合2种偶联剂放置6 d制备的硅酮胶性能效果更好，粘接性更好。

综上所述，在制备有机硅硅酮胶时，交联剂分2次加入、2种偶联剂混合放置6 d使用，其制备的硅酮胶性能更好，并对聚氯乙烯玻璃钢、聚丙烯塑料板具有极高的粘接性能。

【参考文献】

[1]张成贵，孙春红，李娟，张晓静，李亚东.脱醇型单组分室温硫化硅橡胶的制备及性能[J].化学建材，2009，25（2）：35-36.

[2]刘聪盼. 高性能脱醇型RTV-1有机硅密封胶的研究[D].广州：华南理工大学，2011.

[3]王为国. 有机硅密封胶的制备与性能研究[D].济南：济南大学，2018.

[4]陈炳耀，全文高，胡小康，等.硅烷交联剂与偶联剂改性硅酮密封胶研究[J].建材发展导向，2013，11（2）：55-57.1F87BFFA-CE42-438A-A135-AB01DB4D7D86