成型室温硫化硅橡胶力学性能的影响.pdf

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1、2582006年第十三届中国有机硅学术交流会论文集几种填料对加成型室温硫化硅橡胶力学性能的影响戚云霞，赵士贵。，姜伟峰(山东大学材料科学与工程学院，济南250061)摘要：研究了几种不同型号的白炭黑、碳酸钙和石英粉对加成型室温硫化硅橡胶力学性能的影响，结果袁明白炭黑一3和纳米碳酸钙可有敖提高硫化腔的力学性能，另外两种白炭黑和石英粉一2可以在一定程度上改善硅橡胶的力学性能；轻质碳酸钙和石英粉一1可旺作为增容填料。关键词：填料，加成型硅橡腔，室温硫化，力学性能加成型室温硫化硅橡胶(RTV)固在硫化过程中

2、不产生副产物，收缩率极小。能深层硫化，易制得高纯度、高透明性、高精密度等高档产品o]。而由于聚有机硅氧烷分子间的作用力很小，生胶单独硫化后其力学性能很差，无使用价值，为了提高其力学性能，必须用填料补强o]。本文分别选用几种不同的白炭黑、碳酸钙和石英粉作为RTV的补强填料，讨论其对硅橡胶力学性能的影响。1实验1．1实验原料乙烯基硅油：青岛大易；氢基硅油：四川晨光；氯铂酸：天津化学试剂厂。1．2试样制作分别将白炭黑和石英粉与一定量的八甲基环四硅氧烷在170℃和200℃搅拌、回流24h；碳酸钙的表面处理为

3、120℃下烘4h。将A组分(由乙烯基硅油、硅氢加成催化剂、增强剂、表面活性剂、抑制剂按一定比例组成)和B组分(由乙烯基硅油、氢基硅油、增强剂、表面润湿剂按一定比例组成)等量混匀，室温下在模具中压平硫化。1．3性能测试用邵氏硬度H‘测量各样片的硬度，在RGD一5型拉伸试验机上测量各样片的拉伸强度、撕裂强度和断裂伸长率。2结果与讨论2．1白炭黑对RTV力学性能的影响图1为三种白炭黑用赶对加成型室温硫化硅橡胶力学性能的影响。由图可知，随白炭黑用量增加，硫化胶的硬度、拉伸强度和撕裂强度都增加，而断裂伸长率先

4、增加后减小。即白炭黑用量适中，硅橡胶的力学性能显著提高；用量过低，增强效果不明显；用量过大，拉伸强度和撕裂强度趋于定值甚至降低。这说明白炭黑作为硅橡胶的补强壤料，能增加硅橡胶对形变和破坏的抵抗能力，对硅橡胶有很好的补强作用。一方面，由于自炭黑粒子的小尺寸效应和大的比表面积；另一方面，由于经表面处理的白炭黑与聚硅氧烷分子产生强烈的相互作用，改善了界面状况。随着白炭黑用量的增加，它在整个胶料体系中形成比较完整的网络，有效限制硅橡胶分子链的运动，从而产生朴强效果。但白炭黑用量进一步增加，其隔离作用会影响基

5、胶的化学交联及分子链之间的相互作用，降低官能团之间的反应性，从而导致力学性能下降。由图1还可以看出，自炭黑一3的补强效果最好，这主要是白炭黑一3所形成的团聚最少，如图2所示。白炭黑一1、2易形成聚集体，使得表面结合的有机基团较步，与硅氧烷分子的结合较差，降低了硅橡胶的力学性能。联系人：赵士贵，zhaoshigui@sdu．educn。2006年第十三届中国有机硅学术交流会论文集259白炭黑质量分数I％a)白炭照的含量时艘度的影响◆白嵌黑质量分数1％c)白炭黑的含量埘化撕裂度的影响白炭黑质量分数／o％

6、h)白炭黑的含量对拉伸强度的影响白炭黑质量分数1％r1)白炭黑的含量对撕裂伸K率的影响图1白炭黑对加成型室温硫化硅橡胶力学性能的影响图2白炭黑的TEM照片夕一一多而∥一．矽一．笙斟、世醋连静避垂群氧如帖㈣坫如拍加M∽¨2602006年第十三届中国有机硅学术交流会论文集2．2碳酸钙对加成型室温硫化硅橡胶力学性能的影响表1轻质碳酸钙对加成型室温硫化硅橡胶力学性能的影响2．3石英粉对加成型室温硫化硅橡胶力学性能的影响表3石英粉一1对加成型室温硫化硅橡胶力学性能的影响表4石英粉2对加成型室温硫化硅橡胶力学性

7、表2纳米碳酸钙对加成型室温硫化硅橡胶力学性能的影响表1、2分别为轻质碳酸钙、纳米碳酸钙用量对加成型室温硫化硅橡胶力学性能的影响。由表1、2可知，随碳酸钙用量增加，硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、硬度均增大，断裂伸长率减小。但在表1中，各性能指标变化并不明显，说明在该实验中，轻质碳酸钙作为常规填料，对硅橡胶的增强作用不明显。表2中各性能指标变化幅度很大，说明纳米碳酸钙对硅橡胶有显著的补强作用，其补强效果与补强自炭黑填料相仿。纳米碳酸钙之所以具有良好的补强效果，关键在于比表面积大，使位于表面的原子数量占相当

8、大的比例，从而提高了微粒的活性，且与橡胶分子的接触面积增大，从而提高了碳酸钙粒子与橡胶分子的有效结合，最终引起了宏观性能的变化。同时，粒子通常有球状、立方体状等等向性状态，也有针状、板状等非等向性状态。当碳酸钙被粉碎至纳米级时，其状态是等向性的，等向性状态对于硅橡胶具有较强的静电吸附作用，这也有利于填料和橡胶之间的结台。表3、4分别为石英粉一1(600目)、石英粉一2(1000目)对加成型室温硫化硅橡胶力学性能的影响。由表3可知，由于600目石英粉粒径大，比表面积小，