孟祥發(fā)

（山東中橡高分子材料有限公司 山東 濟(jì)南 250100）

引言

研究表明，沉淀白炭黑填料的比表面積性能達(dá)到200m2/g，才能避免密封膠膠條應(yīng)力發(fā)白的風(fēng)險(xiǎn)，而且該理化指標(biāo)白炭黑添加量可達(dá)到9%工藝量，顯著提升硅橡膠的補(bǔ)強(qiáng)性能；同時發(fā)現(xiàn)沉淀白炭黑的含水率直接影響到硅橡膠的貯存穩(wěn)定性，生產(chǎn)前經(jīng)過長時間高溫烘烤將白炭黑含水率降至0.5%以下，才能達(dá)到延長硅橡膠貯存期限的效果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料與設(shè)備

α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷（HO-PDMS），瓦克化學(xué)（中國）有限公司；5#工業(yè)白油，廣東中海南聯(lián)能源有限公司；二甲基硅油（Me-PDMS），道達(dá)寧（中國）有限公司；氣相白炭黑（A-150），山東東岳化工有限公司；沉淀白炭黑（Hi-Si1），臺灣PPG公司；甲乙基三乙酰氧基硅烷（D-18），湖北新藍(lán)天公司：二丁基二月桂酸錫，吉林華信化工廠[1]。

YSH-5L行星動力混合機(jī)，佛山市源圣弘智能裝備有限公司；E44.104電子拉伸試驗(yàn)機(jī)，美特斯工業(yè)系統(tǒng)（中國）有限公司；LX-A邵氏硬度計(jì)，北京時代山峰科技有限公司；FM43壓流黏度計(jì)，瑞士FitechAG;101-2S鼓風(fēng)干燥烘箱，上海力辰儀器科技有限公司。

1.2 硅橡膠制備

按照配方量要求，分別將107膠、5#工業(yè)白油、二甲基硅油等液態(tài)原料加入行星動力混合機(jī)中，在-0.09MPa左右的真空環(huán)境下將物料分散均勻；然后升起設(shè)備加入醋酸型交聯(lián)劑，同樣在-0.09MPa左右真空條件下攪拌10min；再次在高速分散過程中緩慢加入氣相白炭黑與沉淀白炭黑填料，高速攪拌直至粉團(tuán)充分融入膠中；最后適量的補(bǔ)充白油并投入二丁基二月桂酸錫，在-0.09MPa左右的真空環(huán)境下攪拌20min。卸壓出料得到脫醋酸型單組分硅橡膠，用塑料管灌裝備用。

1.3 性能測試

表干時間：按照GB/T13477.5-2017《建筑密封材料試驗(yàn)方法第5部分:表干時間的測定》測試，用手指端部輕觸膠條上不同部位，記錄手指無黏附試樣所需時間。

擠出性：按照GB/T13477.4-2017標(biāo)準(zhǔn)，將尖嘴切成直徑為（5±0.3)mm的噴嘴，用壓流黏度計(jì)在（250±10)kPa的氣壓下，用天平稱量出1min時間內(nèi)所擠出膠的相對分子質(zhì)量（g/min）。

邵爾A硬度：根據(jù)GB/T531.1-2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗(yàn)方法第1部分：邵氏硬度計(jì)法（邵爾硬度）》測試，邵爾A硬度計(jì)壓在試樣3個不同位置，讀取平均值。

拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率：根據(jù)GB/T528-2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》測試，用拉力試驗(yàn)機(jī)將啞鈴狀或環(huán)狀標(biāo)準(zhǔn)試片進(jìn)行拉伸測試。

滲油性：將硅橡膠膠液擠到空白的白紙中，然后用小調(diào)刀均勻刮平，放置在室溫23℃、濕度50%恒溫檢測室中，24h后查看空白白紙硅橡膠周邊滲油面積。

貯存期：試驗(yàn)中選用鼓風(fēng)干燥箱做硅橡膠的人工老化性能測試，將試驗(yàn)樣品放入到80℃的烘箱中不間斷烘烤24h，以此驗(yàn)證硅橡膠的貯存周期。

2 結(jié)果與討論

2.1 白炭黑比表面積對硅橡膠性能的影響

比表面積是考察沉淀白炭黑的重要性能指標(biāo)，白炭黑在補(bǔ)強(qiáng)的同時直接影響到硅橡膠的物理、力學(xué)等性能。試驗(yàn)過程中通過單一法考察了沉淀白炭黑比表面積對硅橡膠力學(xué)、光學(xué)及吸附性能的影響，選擇沉淀白炭黑比表面積理化指標(biāo)分別為100m2/g、150m2/g、200m2/g共3種填料試樣制膠。

2.2 白炭黑工藝量對硅橡膠性能的影響

通過表1試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，沉淀白炭黑原料品種的選擇直接影響硅橡膠性能，特別是硅橡膠的應(yīng)力發(fā)白性能。在白炭黑相對分子質(zhì)量相同情況下，選用白炭黑原料的比表面積值過小，所研制的硅橡膠固化后容易出現(xiàn)返白質(zhì)量問題[2]。由此可以總結(jié)出，填料沉淀白炭黑原料選擇對硅橡膠性能至關(guān)重要。同時，我們試驗(yàn)探究沉淀白炭黑填料添加量對硅橡膠綜合性能的影響。

2.3 白炭黑不同水分含量對硅橡膠性能的影響

綜合上述試驗(yàn)可以看出，沉淀白炭黑不僅直接影響了脫酸型硅橡膠的力學(xué)性能，而且對硅橡膠的貯存性也有影響。沉淀白炭黑與氣相白炭黑一樣，都屬于二氧化硅原料，粉體表面含有豐富的羥基元素，有著極強(qiáng)的化學(xué)吸潮、吸附性[3]。

3 結(jié)語

（1）沉淀白炭黑填料的比表面積性能指標(biāo)與脫酸型硅橡膠力學(xué)粘接性能和應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象密切相關(guān)。這主要是因?yàn)楸缺砻娣e大小直接影響到沉淀白炭黑的粒徑，最終影響到白炭黑在膠粘劑體系中的補(bǔ)強(qiáng)、增稠性和折光效果[4]。

（2）填料沉淀白炭黑的添加雖然可以有效地降低生產(chǎn)成本，但是添加量必須有所控制，避免應(yīng)力發(fā)白或漏油的現(xiàn)象。為了兼顧生產(chǎn)成本與硅橡膠性能兩者考慮，試驗(yàn)建議優(yōu)選比表面積為200m2/g的白炭黑為填料，所制硅橡膠應(yīng)力發(fā)白和滲油風(fēng)險(xiǎn)會更小。

（3）沉淀白炭黑的含水率直接影響到硅橡膠的貯存穩(wěn)定性，為了達(dá)到延長硅橡膠貯存期限的目的，一方面可以通過烘烤將沉淀白炭黑的含水率降至5%以下，另一方面可以通過調(diào)整交聯(lián)劑的工藝，起到去除沉淀白炭黑原料帶入的羥基含量效果，延長脫酸型硅橡膠產(chǎn)品的貯存周期。