MQ硅树脂增强加成型室温硫化硅橡胶

加工 应用

合成橡胶工业,2000-05-15,23(3):170~172CHINASYNTHETICRUBBERINDUSTRY

MQ硅树脂增强加成型室温硫化硅橡胶

黄

摘

伟黄英

赵洪涛余云照

(中国科学院化学研究所,北京,100080)

要:研究了MQ硅树脂对加成型室温硫化硅橡胶的增强作用。结果表明,含乙烯基的MQ硅树

脂对加成型室温硫化硅橡胶的增强作用明显,硅橡胶的透明性很好。硅橡胶的强度随着MQ硅树脂中乙烯基含量的增加先增加而后下降。SiH/SiCH CH2(摩尔比)为1.2~1.5时,硅橡胶具有较好的力学性能。

关键词:MQ硅树脂;室温硫化硅橡胶;增强中图分类号:TQ333.93

文献标识码:A

文章编号:1000-1255(2000)03-0170-03

加成型室温硫化硅橡胶通常由乙烯基封端的

聚二甲基硅氧烷(PDMS)、增强剂、低相对分子质量的含氢聚硅氧烷、铂催化剂等组成。我们曾对由单官能硅氧单元(M单元)和四官能硅氧单元(Q单元)组成的硅树脂(MQ硅树脂)增强缩合型室温硫化硅橡胶进行了研究[1],结果表明树脂和橡胶间的化学结合是必要的。在缩合型硅橡胶中,这种结合是通过硅羟基间的缩合反应形成的。由于加成型硅橡胶的生胶不含硅羟基,因此本工作合成了带乙烯基的MQ硅树脂,希望通过含氢聚硅氧烷交联剂使MQ硅树脂和硅橡胶产生化学结合。本工作研究了含乙烯基的MQ硅树脂对加成型室温硫化硅橡胶的增强作用,讨论了MQ硅树脂的乙烯基含量、MQ硅树脂的用量、乙烯基封端的PDMS的相对分子质量及含氢聚硅氧烷的结构和用量对硅橡胶性能的影响。1实验部分1.1

原材料

八甲基环四硅氧烷(D4),纯度99.5%以上,

vi

端剂在催化剂存在下进行平衡反应而制备。乙烯基封端剂是通过D4和四甲基二乙烯基二硅氧烷在浓硫酸存在下的平衡反应来制备。用粘度法测量乙烯基封端的PDMS的相对分子质量:先用乌氏粘度计测量PDMS的特性粘数[ ],溶剂为甲苯,温度为25 ,然后通过公式[ ]=2.33 M

0.84

计算相对分子质量。

1.3

含乙烯基MQ硅树脂的制备

固定MQ硅树脂的M/Q(摩尔比)为0.8,通

过改变原料配比,合成了不含乙烯基的MQ硅树脂和4种不同乙烯基含量的MQ硅树脂。1.4

硫化硅橡胶的制备及性能测试

试样制备和硫化胶性能测试同文献[1],只是

交联剂改为含氢聚硅氧烷,催化剂改为氯铂酸,催化剂的用量为10 g/g。2结果与讨论

2.1MQ硅树脂中乙烯基含量对硅橡胶性能的影响

表1给出了不同乙烯基含量的MQ硅树脂添加到乙烯基封端的PDMS中得到的硅橡胶的拉伸强度和扯断伸长率。表1中的的M/M表示MQ硅树脂中含乙烯基的M单元与不含乙烯基

vi

美国GE公司产品。四甲基氢氧化铵,分析纯试剂。四甲基二乙烯基二硅氧烷(MM),化学纯试剂,成都晨光化工厂产品。含氢聚硅氧烷,含氢量分别为0.168%,1.490%,北京化工二厂产品。氯铂酸催化剂,沈阳矿冶研究所试剂厂生产。1.2

乙烯基封端的PDMS的合成

乙烯基封端的PDMS是通过D4与乙烯基封

收稿日期:1999-05-31;修订日期:1999-12-20。作者简介:黄伟,博士。 通讯联系人。

第3期黄伟等.MQ硅树脂增强加成型室温硫化硅橡胶 171

的M单元的摩尔比。从表1可以看出,硅橡胶的拉伸强度随乙烯基含量的增加先增加后降低,扯断伸长率基本上是随乙烯基含量的增加而减小。这一结果说明,随着MQ硅树脂中乙烯基含量的增加,分子之间通过化学键结合的交联点增多,其硫化胶的拉伸强度也逐渐增大,但交联密度超过一定值时,拉伸强度反而下降。

Table1EffectofcontentofvinylgroupsinMQsilicone

resinonpropertiesofsiliconerubbersvi

M/MTensilestrengthElongationatbreak(moleratio)Control

00.070.140.230.33

( t)/MPa

0.540.711.891.171.56

( b)/% 195200175170150

Table3Transmittancyofsiliconerubbersatdifferent

wavelengthreinforcedbyMQsiliconeresinswith

differentcontentofvinylgroups

M/M(moleratio)Control

00.070.140.230.33

8000.9310.9240.9330.9220.9100.905

vi

Wavelength/nm7000.9220.9200.9170.9210.9100.899

6000.9190.9070.9060.9020.8990.890

5000.9160.8970.8880.8970.8880.884

4000.8900.8950.8830.8790.8640.855

分子质量的乙烯基封端的PDMS得到的硅橡胶的力学性能和相应的溶胀实验结果。显然,乙烯基封端的PDMS的相对分子质量越小,硅橡胶的拉伸强度和扯断伸长率都越小,交联密度较高,溶胀比也就较小。

Table4EffectofrelativemolecularmassofPDMSon

propertiesofsiliconerubbersMn(PDMS) t/MPa b/%Gelcontent/%Swellingratio3.67 104.66 10

44

Mn(PDMS)was4.66 104.MQsiliconeresinwas15phr(basedonPDMS),hydrogencontentofmethylhydro-genpolysiloxanewas0.168%,moleratioofSiH/SiCH CH2(includingSiCH CH2inMQsiliconeresin)was1.5. Thesiliconerubberwastoosofttobetested.

1.191.892.07

168175190

vi

94.5795.2895.36

2.993.163.36

8.04 104

表2给出了MQ硅树脂中乙烯基含量与硅橡胶的溶胀比和凝胶质量分数之间的关系。从表2中可以看到:不含乙烯基的MQ硅树脂增强的硅橡胶的凝胶质量分数只有78.07%,大大低于用含乙烯基的MQ硅树脂增强者。随着乙烯基含量的增加,硅橡胶的溶胀比减小,这是由于随着乙烯基含量的增加,硅橡胶交联密度增加的缘故。

Table2Gelcontentandswellingratioofsiliconerubbers

reinforcedbyMQsiliconeresinswithdifferent

contentofvinylgroupsM/M(moleratio)

00.070.140.230.33

MQsiliconeresin:M/Mwas0.14,15phr.Hydrogencontentofmethylhydrogenpolysiloxanewas0.168,SiH/SiCH CH2was1.5(moleratio).

2.3影响

含氢聚硅氧烷用量和结构对硅橡胶性能的

从表5可以看到,硅橡胶的拉伸强度和扯断伸长率都随着含氢聚硅氧烷用量的增加而先增加后减小。当SiH/SiCH CH2(摩尔比,下同)小于1时,硅橡胶硫化不完全,硫化胶片发粘;含氢聚硅氧烷适当过量时才能保证硅橡胶硫化得比较充分,硫化胶具有较好的力学性能。但如果含氢聚硅氧烷的用量太多,硅橡胶的性能反而下降。

Table5EffectofmoleratioofSiHtoSiCH CH2on

propertiesofsiliconerubbersSiH/SiCH CH2(moleratio)

1.01.21.31.51.72.04.0

vi

Gelcontent/%

78.0793.7995.2895.0594.91

Swellingratio

9.353.873.162.992.78

t/MPa0.781.081.061.191.160.940.51

b/%136202178168154162150

ExperimentalconditionsweresameasthoseinTable1.

从表3可知,试样的透光率随乙烯基含量的增加而略有减小,但在本工作研究的乙烯基含量范围内,试样的透光率变化不显著。说明MQ硅树脂在硅橡胶中有良好的分散性和相容性。

2.2乙烯基封端的PDMS的相对分子质量对硅橡胶性能的影响

表4是用相同的MQ硅树脂增强不同相对

MQsiliconeresin:M/Mwas0.14,15phr.Hydrogencontentofmethylhydrogenpolysiloxanewas0.168%.Mn(PDMS)was3.67 104.

172 合成橡胶工业第23卷

当SiH/SiCH CH2为1.2~1.5时,硅橡胶可以具有较好的力学性能。

从表6中可以看到,使用含氢量为1.490%的聚硅氧烷得到的硅橡胶的拉伸强度较高,而扯断伸长率稍低,这表明硅橡胶交联点的分布密度对硅橡胶的力学性能有明显影响,交联点相对集中有利于硅橡胶的增强。

Table6Effectofhydrogencontentofmethylhydrogen-polysiloxaneonpropertiesofsiliconerubbers

Mn(PDMS)

t/MPa

b/%

Gelcontent/

%

Swellingratio3.36(3.13)3.06(2.92)2.99(2.66)

有所降低。使用的含氢聚硅氧烷的含氢量不同时,MQ硅树脂的适宜用量及其对硅橡胶增强作

用的大小也是不同的。

Table7EffectofMQsiliconeresincontenton

propertiesofsiliconerubbersMQsiliconeresincontent/phr

1530

t/MPa1.89(2.45)1.39(3.93)

b/%175(168)140(130)

8.04 1042.07(2.46)190(180)95.36(96.32)4.66 1041.89(2.45)175(168)95.28(94.48)3.67 1041.19(1.44)168(160)94.57(95.03)

vi

vi

MQsiliconeresin:M/Mwas0.14.n(PDMS)was4.66 104.SiH/SiCH CH2was1.5(moleratio).Hy-drogencontentofmethylhydrogenpolysiloxanewas0.168%.Valuesinparenthesescorrespondedtohydrogencontentofmethylhydrogenpolysiloxanewas1.490%.

MQsiliconeresin:M/Mwas0.14,15phr.SiH/SiCH CH2was1.5(moleratio).Hydrogencontentofmethy-lhydrogenpolysiloxanewas0.168%.Valuesinparenthesescorrespondedtohydrogencontentofmethylhydrogen-polysiloxanewas1.490%.

3结论

含乙烯基的MQ硅树脂对加成型室温硫化硅橡胶有明显的增强作用,硅橡胶透明性较好。MQ硅树脂通过交联剂与硅橡胶产生化学结合,

硅橡胶的强度随着MQ硅树脂中乙烯基含量的增加先增加后下降;SiH/SiHCH CH2为1.2~1.5时硅橡胶的力学性能较好;选用适当的含氢聚硅氧烷,使硅橡胶的交联点相对集中,将有利于提高硅橡胶的强度;随含氢聚硅氧烷的不同,MQ硅树脂的最佳用量和增强作用的大小亦不同。

参考

文

献

从表6还可以看出,用含氢量为1.490%的聚硅氧烷作为交联剂的硅橡胶的凝胶质量分数和用含氢量为0.168%的相差不大,而其溶胀比却明显要小一些。显然,含氢聚硅氧烷的含氢量越高,交联点之间的平均链长越小,溶胀比越小。2.4MQ硅树脂用量对硅橡胶性能的影响

从表7可以看出,MQ硅树脂有一适宜的用量。当MQ硅树脂用量超过一定值时,随着其进一步地增加,硅橡胶的拉伸强度和扯断伸长率都

1黄伟,黄英,余云照.MQ硅树脂增强缩合型室温硫化硅橡胶[J].合成橡胶工业,1999,22(5):281

Reinforcementofaddition-curingtyperoomtemperature

vulcanizingsiliconerubberbyMQsiliconeresin

HuangWei,HuangYing,ZhaoHongtaoandYuYunzhao(InstituteofChemistry,ChineseAcademyofSciences,Beijing)

Abstract:Themechanicalpropertiesofroomtemperaturevulcanizingsiliconerubbersofaddition-curingtypewereimprovedbytheMQsiliconeresinscontainingvinylgroups.ThesiliconerubbersreinforcedbyMQsiliconeresinshadhightransparency.Thetensilestrengthofthesiliconerubbersincreasedfirstandthendecreasedwithin-creasingvinylgroupsinMQresin.Thesil-i

conerubbershadhighermechanicalpropertieswhenthemoleratioofSiHtoSiCH CH2was1.2~1.5.

Keywords:MQsiliconeresin;roomtem-peraturevulcanizingsiliconerubber;rein-forcement

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8i64.html