趙云龍陳炳耀 全文高 彭小琴

（1.廣東阜和實(shí)業(yè)有限公司，廣東 中山 528434；2.廣東三和化工科技有限公司，廣東 中山 528429）

硅酮密封膠粘接力強(qiáng)，拉伸強(qiáng)度大，同時(shí)又具有耐候性、抗振性、防潮、抗臭氣和適應(yīng)冷熱變化大，主要用于干潔的金屬、玻璃、大多數(shù)不含油脂的木材、硅酮樹脂、加硫硅橡膠、陶瓷、天然及合成纖維、以及許多油漆塑料表面的粘接。近年來，硅酮密封膠越來越引人注目，歐美等國家發(fā)展了聚硅氧烷改性技術(shù)，開發(fā)出性能更優(yōu)異的硅烷改性聚醚密封膠。改性硅酮密封膠兼具傳統(tǒng)硅氧烷型有機(jī)硅密封膠耐老化及聚氨酯密封膠粘接高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，屬于有機(jī)硅密封膠的高端產(chǎn)品，是有機(jī)硅酮密封膠的升級發(fā)展方向之一[1]。由于其價(jià)格較高，在國內(nèi)還沒普及使用，因此設(shè)計(jì)一種性能較普通單組分硅酮密封膠高且價(jià)格比改性硅酮密封膠要實(shí)惠的產(chǎn)品是有必要的。本論文以高黏度107室溫硫化硅橡膠、硅烷偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑在催化劑的作用下輔以氣相SiO2補(bǔ)強(qiáng)填料、增塑劑制取硅酮密封膠，研究了改變高黏度107膠的含量對其性能的影響。結(jié)果表明，隨著高黏度107膠含量的增加，其邵氏硬度、擠出性、表干時(shí)間、固化速度、粘接強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、伸長率、最大拉斷力均得到一定的提高，但當(dāng)用量超過12%以后，其性能提高不明顯，擠出性、拉伸強(qiáng)度以及粘接強(qiáng)度變差。

1　 實(shí)驗(yàn)部分

1.1　主要原料

107室溫硫化硅橡膠，48 000 mPa·s，江西星火有機(jī)硅廠；高黏度107室溫硫化硅橡膠，500 000 mPa·s，江西星火有機(jī)硅廠；納米碳酸鈣，工業(yè)級，江西九峰碳酸鈣有限公司；增塑劑：甲基硅油，江西星火有機(jī)硅廠；硅烷偶聯(lián)劑，純度≥97%，湖北新藍(lán)天；氣相SiO2，工業(yè)級，輝明化工有限公司；硅烷交聯(lián)劑、催化劑，自制。

1.2　儀器與設(shè)備

強(qiáng)力分散機(jī)，QF-5，佛山市金銀河機(jī)械設(shè)備有限公司；真空捏合機(jī)，NX-5，廣東省佛山市諾星機(jī)械設(shè)備有限公司；壓料機(jī)，YLJ-6，佛山市金銀河機(jī)械設(shè)備有限公司；UT2080型電腦控制拉力機(jī)，天惠試驗(yàn)機(jī)械有限公司；邵氏A型硬度計(jì)，天發(fā)試驗(yàn)機(jī)械有限公司。

1.3　硅酮密封膠的制備

1.3.1原料的精制

將氣相SiO2放置在80 ℃烘箱中干燥24 h，除去水分；利用數(shù)顯旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測得107室溫硫化硅橡膠黏度為48 000 mPa·s，高黏度107室溫硫化硅橡膠黏度為50 0000 mPa·s，進(jìn)行真空脫水后密封貯存，使用前取出即可。

1.3.2硅酮密封膠的制備

將高黏度107室溫硫化硅橡膠、107室溫硫化硅橡膠、氣相SiO2混合均勻，加熱抽真空脫水制成硅酮密封膠基料，待基料冷卻到40 ℃以下，再加入交聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑、催化劑等原料，抽真空，分散攪拌均勻后，將成品膠壓入塑料管瓶內(nèi)密封保存。

1.4　性能測試

擠出性：按GB/T 13477.3—2002進(jìn)行測試；

下垂度：按GB/T 13477.6—2002進(jìn)行測試；

表干時(shí)間：按GB/T 13477.5—2003進(jìn)行測試；

固化速度：使用固化深度板檢測樣品在標(biāo)準(zhǔn)條件下（溫度24～25 ℃，相對濕度45～55%）24 h的固化深度；

粘接強(qiáng)度：采用萬能材料試驗(yàn)機(jī)按GB/T 11211—2009測試；

邵氏硬度：按GB/T 531—1999采用邵爾A型硬度計(jì)測試；

拉伸強(qiáng)度：按GB/T 13477.8—2003進(jìn)行測試；

最大拉斷力：按GB/T 13477.8—2003制定的啞鈴狀樣品，利用萬能材料試驗(yàn)機(jī)拉伸樣品至斷裂所需的最大力；

斷裂伸長率：按GB/T 13477.8—2003進(jìn)行測試。

2　 結(jié)果與討論

2.1　高黏度107膠含量對施工工藝的影響

高黏度107膠含量對施工工藝的影響見表1。

表1結(jié)果表明，改變高黏度107膠含量對其透明性、下垂度影響不大。施膠擠出性能隨高黏度107膠含量的增加而變差，原因是因?yàn)楦唣ざ?07膠分子鏈較長，在流動(dòng)過程中大分子鏈可能會(huì)發(fā)生纏繞，從而增加了分子之間相對滑移的摩擦力，導(dǎo)致流動(dòng)性變差[4，5]，擠出性變差，增加了施工難度。表干時(shí)間隨著高黏度107膠含量的增加而減小，因?yàn)轲ざ仁请S其分子質(zhì)量的增長而增長，而高黏度107膠分子分子鏈?zhǔn)蔷€性的，所以分子鏈較長，交聯(lián)密度會(huì)降低，空氣中的水分更容易進(jìn)入膠體內(nèi)部，從而加快了固化速度[2]，表干時(shí)間變短。當(dāng)高黏度107膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)在12%時(shí)，其表干時(shí)間最快，固化速度與含量為15%時(shí)相差不大，擠出性較好，綜合性能優(yōu)。

表1　高黏度107膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)對施工工藝的影響Tab.1　Effect of mass fraction of high viscosity 107 silicone rubber on construction processing performance

2.2　高黏度107膠含量對粘接性能的影響

按標(biāo)準(zhǔn)制工字樣，待粘接的硅酮密封膠完全固化后，分別測試其粘接強(qiáng)度如表2所示。

表2結(jié)果表明，高黏度107膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)在強(qiáng)度顯著降低，而且硅酮膠的稠度會(huì)越來越大，對被粘基材的濕潤能力會(huì)進(jìn)一步下降，從而導(dǎo)致粘接強(qiáng)度降低。12%時(shí)粘接強(qiáng)度最優(yōu)，當(dāng)超過12%以后粘接強(qiáng)度出現(xiàn)下滑現(xiàn)象。原因是：對于用直鏈聚合物基料構(gòu)成的膠粘劑，在發(fā)生內(nèi)聚破壞的情況下，粘接強(qiáng)度隨分子質(zhì)量升高而增大，升高到一定范圍后逐漸趨向一個(gè)定值[3]。隨著高黏度107膠含量繼續(xù)增大，其內(nèi)聚強(qiáng)度增大，粘接體系逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻缑嫫茐亩拐辰?/p>

表2　高黏度107膠用量對粘接強(qiáng)度的影響Tab.2　Effect of mass fraction of high viscosity 107 silicone rubber on bonding strength

2.3　高黏度107膠含量對力學(xué)性能的影響

高黏度107膠含量對力學(xué)性能的影響見表3。

從表3可以看出，高黏度107膠含量的增加會(huì)導(dǎo)致硅酮密封膠的拉伸強(qiáng)度降低，斷裂伸長率增大。原因是：硅酮密封膠吸收空氣中的水固化，膠體會(huì)形成一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分子鏈排布緊密[4]，分子鏈間作用力會(huì)提高，且硅酮密封膠固化后為熱固性交聯(lián)高分子。107膠為長鏈高分子，加入之后會(huì)降低交聯(lián)密度，在增塑的同時(shí)增韌，所以其拉伸強(qiáng)度和載荷下降而斷裂伸長率提高。

表3　高黏度107膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)對力學(xué)性能的影響Tab.3　Effect of mass fraction of high viscosity 107 silicone rubber on mechanical properties

3　 結(jié)論

隨著高黏度107膠含量的增加，硅酮密封膠表干時(shí)間、固化速度、粘接強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、拉伸長度均得到提高，高黏度107膠用量的最佳值為12%；按比例混合幾種不同黏度的107膠作基料為硅酮密封膠性能優(yōu)化提供了一個(gè)研究方向。