楊育其，陳炳耀，彭小琴，全文高，楊永強(qiáng)

（廣東三和控股有限公司，廣東 中山528429）

關(guān)鍵字：氣相白炭黑；納米碳酸鈣；硅橡膠

引 言

硅橡膠經(jīng)過(guò)快速的發(fā)展，已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中，例如汽車(chē)車(chē)架裝配、機(jī)械設(shè)備密封及建筑行業(yè)門(mén)窗和石材的粘接等。硅橡膠以其優(yōu)異的耐候性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性及粘接特性得到了各行業(yè)的認(rèn)可[1]。

經(jīng)過(guò)補(bǔ)強(qiáng)填料的加入（氣相白炭黑和納米碳酸鈣），硅橡膠的力學(xué)性能往往會(huì)得到很大的提高，但是過(guò)量使用氣相白炭黑，會(huì)使膠料結(jié)構(gòu)化嚴(yán)重，操作性變差；納米碳酸鈣的不同含水量會(huì)影響硅膠的外觀，所以本文主要討論不同用量的氣相白炭黑、不同納米碳酸鈣的水分對(duì)單組分脫醇RTV-1 硅橡膠性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

107 膠，黏度20000mPa·s 和黏度80000mPa·s，湖北實(shí)興化工有限公司；納米碳酸鈣，廣州騰而焰商貿(mào)有限公司；甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、KH550、KH560、二月桂酸二有機(jī)錫，湖北新藍(lán)天新材料有限公司；3#白礦油，斯卡蘭石油（重慶）有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備

行星攪拌機(jī)，QF-5L，東莞市全豐機(jī)械有限公司；鼓風(fēng)干燥箱，101-2，獻(xiàn)縣鑫龍建筑儀器銷(xiāo)售處；電子萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，CMT-4104，濟(jì)南一諾世紀(jì)試驗(yàn)儀器有限公司；水分測(cè)定儀，北京海天友誠(chéng)科技有限公司SH10A 型；硬度計(jì),LX-A 上海元菱儀器廠。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）基料的制備

按一定配方，將107 膠和氣相白炭黑及納米碳酸鈣投入捏合機(jī)中室溫捏合10min，再抽真空，待溫度升到110℃，再開(kāi)始計(jì)時(shí)，攪拌3h，然后降溫，得到基料[2]。

（2）硅酮密封膠的制備

在高速分散機(jī)中加入定量基料，抽真空5min，再加入白色色漿、20000 mPa·s 107 膠、抽真空使它們混合均勻，之后加入交聯(lián)劑，攪拌2min 后抽真空攪拌15min，最后加入催化劑和白油，攪拌2min 后抽真空攪拌25min，擠入300mL 空白管密封待用[2]。

1.4 性能表征

（1）表干時(shí)間：按照GB/T13477.5-2003 試驗(yàn)。

（2）邵A 硬度：按照GB/T 531.1-2008 用硬度計(jì)檢測(cè)。

（3）拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率：按GB/T 528-2009用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)定。

（4）觸變性：將膠料擠出于鋁膜上，若膠漿呈現(xiàn)圓柱狀，表明其觸變性較好，若膠漿已經(jīng)流淌成扁平狀則表明觸變性較差。

（5）蝴蝶效應(yīng)：取一張A4 紙大小紙片，在其中間部位打上一堆膠漿，將紙對(duì)折并用圓筒輕輕碾壓，然后拉開(kāi)紙片觀察膠料中是否有顆粒。通常要求可見(jiàn)顆粒數(shù)少于10 個(gè)[3]。

（6）水分：稱取10.0g 納米碳酸鈣于快速水分測(cè)定儀的托盤(pán)中，在105℃條件下加熱5min，讀出快速水分測(cè)定儀面板上水分讀數(shù)即可[4]。

（7）擠出性：按GB/T 13477.3-2017 實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 氣相白炭黑有無(wú)烘烤對(duì)硅橡膠性能的影響

表1 氣相白炭黑有無(wú)烘烤對(duì)硅橡膠性能的影響Table 1 The effect of fumed silica and baked fumed silica on the properties of silicone rubber

從表1 中可以看出，無(wú)烘烤的氣相白炭黑，制得的硅橡膠性能較差，可能的原因是氣相白炭黑由于表面含有硅羥基，其吸引力較強(qiáng)，它可以通過(guò)與空氣中的水分子形成一定作用力的化學(xué)鍵而吸收水分[5,6]，未烘烤的氣相白炭黑水分含量過(guò)高，導(dǎo)致硅膠表面出現(xiàn)顆粒，以及呈現(xiàn)半固化狀態(tài)，使其性能受到影響。實(shí)驗(yàn)表明氣相白炭黑使用前，要經(jīng)過(guò)80℃烘烤，各方面性能更好。

2.2 氣相白炭黑添加量對(duì)硅橡膠性能的影響

表2 氣相白炭黑含量對(duì)硅橡膠性能的影響Table 2 The effect of fumed silica content on the properties of silicone rubber

從表2 中可知，未加入氣相白炭黑制作出來(lái)的硅膠，其拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率及硬度比加入氣相白炭黑低，因?yàn)闅庀喟滋亢谧鳛檠a(bǔ)強(qiáng)填料，能與硅膠形成物理交聯(lián)，提高了材料的交聯(lián)密度[7]，所以添加了氣相白炭黑的硅膠比沒(méi)有添加氣相白炭黑的硅膠各方面的性能好。

圖1 氣相白炭黑的添加量對(duì)力學(xué)性能的影響Fig. 1 The effect of the amount of fumed silica on the mechanical properties

從圖1 中可知，隨著氣相白炭黑含量的增大，拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，在添加量為20%時(shí)，拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率達(dá)到最大值。這是因?yàn)闅庀喟滋亢诩尤?，易分散在基料中，其與硅橡膠發(fā)生了物理交聯(lián)，提高了材料的交聯(lián)密度，從而使拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率提高，但隨著氣相白炭黑含量達(dá)到一定程度后，氣相白炭黑不再易于分散，可能會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致硅橡膠拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率下降[8]。

從圖2 中可知，隨著氣相白炭黑含量的增多，其膠條的硬度也逐漸增大，這是因?yàn)闅庀喟滋亢诒砻媸Ｓ嗟牧u基與硅橡膠結(jié)合并形成物理交聯(lián)，提高了材料的交聯(lián)密度，從而提高了其硬度。

圖2 氣相白炭黑含量對(duì)硬度的影響Fig. 2 The effect of fumed silica content on the hardness

2.3 不同含量水分的納米碳酸鈣對(duì)硅酮膠性能的影響

表3 不同含量水分的納米碳酸鈣對(duì)硅酮膠性能的影響Table 3 The effect of nano-calcium carbonate with different water contents on the performance of silicone adhesive

從表3 可看出，隨著水分的增大，納米碳酸鈣在硅酮膠體系中的旋轉(zhuǎn)黏度逐漸增大、擠出性逐漸減小，且當(dāng)樣品水分＞0.53，其外觀變粗糙，說(shuō)明納米碳酸鈣產(chǎn)品的含水量對(duì)產(chǎn)品外觀影響大。這是因?yàn)槠渌葺^高時(shí)，其表面的羥基增多，膠料會(huì)有個(gè)相互凝聚的趨勢(shì)，在基膠作用下形成三維網(wǎng)絡(luò)，從而使膠料黏度變大，水分含量過(guò)高與交聯(lián)劑等反應(yīng)會(huì)生成顆粒物，從而造成產(chǎn)品分散性變差，出現(xiàn)顆粒[4]。

3 結(jié) 論

研究發(fā)現(xiàn)：氣相白炭黑烘烤后比無(wú)烘烤的氣相白炭黑，制備的硅酮膠性能好；不同添加量的氣相白炭黑，對(duì)硅酮膠的性能有影響，當(dāng)添加量為20%時(shí)，其性能到達(dá)最佳；納米碳酸鈣的含水量≤0.5%時(shí)，其制備的硅酮膠外觀、黏度、擠出性效果更好。