MQ硅樹脂增強加成型室溫硫化硅橡膠

1、合成橡膠工業(yè),2000-05-15,23(3:170172C H IN A S YN T H E T IC R UBB ER IND U S T R Y加工應用摘要:研究了M Q 硅樹脂對加成型室溫硫化硅橡膠的增強作用。結(jié)果表明,含乙烯基的M Q 硅樹脂對加成型室溫硫化硅橡膠的增強作用明顯,硅橡膠的透明性很好。硅橡膠的強度隨著M Q 硅樹脂中乙烯基含量的增加先增加而后下降。Si H/SiC H C H 2(摩爾比為1.21.5時,硅橡膠具有較好的力學性能。關鍵詞:M Q 硅樹脂;室溫硫化硅橡膠;增強中圖分類號:TQ 333.93文獻標識碼:A文章編號:1000-1255(200003-0170

2、-03M Q 硅樹脂增強加成型室溫硫化硅橡膠黃偉黃英*趙洪濤余云照(中國科學院化學研究所,北京,100080加成型室溫硫化硅橡膠通常由乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷(PDM S 、增強劑、低相對分子質(zhì)量的含氫聚硅氧烷、鉑催化劑等組成。我們曾對由單官能硅氧單元(M 單元和四官能硅氧單元(Q 單元組成的硅樹脂(M Q 硅樹脂增強縮合型室溫硫化硅橡膠進行了研究1,結(jié)果表明樹脂和橡膠間的化學結(jié)合是必要的。在縮合型硅橡膠中,這種結(jié)合是通過硅羥基間的縮合反應形成的。由于加成型硅橡膠的生膠不含硅羥基,因此本工作合成了帶乙烯基的M Q 硅樹脂,希望通過含氫聚硅氧烷交聯(lián)劑使M Q 硅樹脂和硅橡膠產(chǎn)生化學結(jié)合。本工作

3、研究了含乙烯基的M Q 硅樹脂對加成型室溫硫化硅橡膠的增強作用,討論了M Q 硅樹脂的乙烯基含量、M Q 硅樹脂的用量、乙烯基封端的PDM S 的相對分子質(zhì)量及含氫聚硅氧烷的結(jié)構(gòu)和用量對硅橡膠性能的影響。1實驗部分1.1原材料八甲基環(huán)四硅氧烷(D 4,純度99.5%以上,美國GE 公司產(chǎn)品。四甲基氫氧化銨,分析純試劑。四甲基二乙烯基二硅氧烷(M M vi ,化學純試劑,成都晨光化工廠產(chǎn)品。含氫聚硅氧烷,含氫量分別為0.168%,1.490%,北京化工二廠產(chǎn)品。氯鉑酸催化劑,沈陽礦冶研究所試劑廠生產(chǎn)。1.2乙烯基封端的PDMS 的合成乙烯基封端的PDM S 是通過D 4與乙烯基封端劑在催化劑存在

4、下進行平衡反應而制備。乙烯基封端劑是通過D 4和四甲基二乙烯基二硅氧烷在濃硫酸存在下的平衡反應來制備。用粘度法測量乙烯基封端的PDM S 的相對分子質(zhì)量:先用烏氏粘度計測量PDM S 的特性粘數(shù),溶劑為甲苯,溫度為25,然后通過公式=2.33M 0.84計算相對分子質(zhì)量。1.3含乙烯基M Q 硅樹脂的制備固定M Q 硅樹脂的M /Q (摩爾比為0.8,通過改變原料配比,合成了不含乙烯基的M Q 硅樹脂和4種不同乙烯基含量的M Q 硅樹脂。1.4硫化硅橡膠的制備及性能測試試樣制備和硫化膠性能測試同文獻1,只是交聯(lián)劑改為含氫聚硅氧烷,催化劑改為氯鉑酸,催化劑的用量為10g /g 。2結(jié)果與討論2.

5、1M Q 硅樹脂中乙烯基含量對硅橡膠性能的影響表1給出了不同乙烯基含量的M Q 硅樹脂添加到乙烯基封端的PDM S 中得到的硅橡膠的拉伸強度和扯斷伸長率。表1中的的M vi /M 表示M Q 硅樹脂中含乙烯基的M 單元與不含乙烯基*收稿日期:1999-05-31;修訂日期:1999-12-20。作者簡介:黃偉,博士。通訊聯(lián)系人。4000.8900.8950.8830.8790.8640.855Ta ble 3Transmittanc y of sil icone rubbers at diff erentwavelen g th re inf orced b y M Q sil icone r

6、esins withdiff erent content of vin y l g rou p s的M 單元的摩爾比。從表1可以看出,硅橡膠的拉伸強度隨乙烯基含量的增加先增加后降低,扯斷伸長率基本上是隨乙烯基含量的增加而減小。這一結(jié)果說明,隨著M Q 硅樹脂中乙烯基含量的增加,分子之間通過化學鍵結(jié)合的交聯(lián)點增多,其硫化膠的拉伸強度也逐漸增大,但交聯(lián)密度超過一定值時,拉伸強度反而下降。表2給出了M Q 硅樹脂中乙烯基含量與硅橡膠的溶脹比和凝膠質(zhì)量分數(shù)之間的關系。從表2中可以看到:不含乙烯基的M Q 硅樹脂增強的硅橡膠的凝膠質(zhì)量分數(shù)只有78.07%,大大低于用含乙烯基的M Q 硅樹脂增強者。隨著乙

7、烯基含量的增加,硅橡膠的溶脹比減小,這是由于隨著乙烯基含量的增加,硅橡膠交聯(lián)密度增加的緣故。從表3可知,試樣的透光率隨乙烯基含量的增加而略有減小,但在本工作研究的乙烯基含量范圍內(nèi),試樣的透光率變化不顯著。說明M Q 硅樹脂在硅橡膠中有良好的分散性和相容性。2.2乙烯基封端的PDMS 的相對分子質(zhì)量對硅橡膠性能的影響表4是用相同的M Q 硅樹脂增強不同相對分子質(zhì)量的乙烯基封端的PDM S 得到的硅橡膠的力學性能和相應的溶脹實驗結(jié)果。顯然,乙烯基封端的PDM S 的相對分子質(zhì)量越小,硅橡膠的拉伸強度和扯斷伸長率都越小,交聯(lián)密度較高,溶脹比也就較小。2.3含氫聚硅氧烷用量和結(jié)構(gòu)對硅橡膠性能的影響從表

8、5可以看到,硅橡膠的拉伸強度和扯斷伸長率都隨著含氫聚硅氧烷用量的增加而先增加后減小。當Si H/SiC H C H 2(摩爾比,下同小于1時,硅橡膠硫化不完全,硫化膠片發(fā)粘;含氫聚硅氧烷適當過量時才能保證硅橡膠硫化得比較充分,硫化膠具有較好的力學性能。但如果含氫聚硅氧烷的用量太多,硅橡膠的性能反而下降。第3期黃偉等.M Q 硅樹脂增強加成型室溫硫化硅橡膠171Ta ble 5Eff ect of mole ratio of Si H to SiC H C H 2onp ro p erties of sil icone rubbers Si H/SiC H C H 2(mole ratio 1.

9、01.21.31.51.72.04.0b /%136202178168154162150t /M Pa0.781.081.061.191.160.940.51Ta ble 1Eff ect of content of vin y l g rou p s in M Q sil iconeresin on p ro p erties of sil icone rubbers Elo n g atio n at brea k (b /%*195200175170150M n (PD M S wa s 4.66104.M Q silico ne resin wa s 15p hr (ba sed o

10、n PD M S ,h y dro g e n co nt e nt of met h y lh y dro 2g e n p ol y silo xa ne wa s 0.168%,mole ratio of Si H/SiC H C H 2(includin g SiC H C H 2in M Q silico ne resin wa s 1.5.The silico ne rubber wa s too sof t to be t est ed.M v i/M (mole ratio Co nt rol00.070.140.230.33Te nsile st re n g t h (t

11、/M Pa*0.540.711.891.171.56*Ta ble 2G el content and s well in g ratio of sil icone rubbersre inf orced b y M Q sil icone resins with diff erentcontent of vin y l g rou p sSwellin g ratio9.353.873.162.992.78Ex p erime nt al co nditio ns were sa me a s t ho se in Ta ble 1.M v i/M (mole ratio 00.070.14

12、0.230.33Gel co nt e nt /%78.0793.7995.2895.0594.91M v i/M (mole ratio Co nt rol00.070.140.230.33Wavele n g t h /nm 8000.9310.9240.9330.9220.9100.9057000.9220.9200.9170.9210.9100.8996000.9190.9070.9060.9020.8990.8905000.9160.8970.8880.8970.8880.884M Q silico ne resin :M v i/M wa s 0.14,15p hr.H y dro

13、 g e n co nt e nt of met h y lh y dro g e n p ol y silo xa ne wa s 0.168,Si H/SiC H C H 2wa s 1.5(mole ratio .Gel co nt e nt /%94.5795.2895.36Swellin g ratio2.993.163.36Ta ble 4Eff ect of relative molecular ma ss of PD MS onp ro p erties of sil icone rubbersM n (PD M S 3.671044.661048.04104t /M Pa 1

14、.191.892.07b /%168175190M Q silico ne resin :M v i/M wa s 0.14,15p hr.H y dro g e n co nt e nt of met h y lh y dro g e n p ol y silo xa ne wa s 0.168%.M n(PD M S wa s 3.67104.172合成橡膠工業(yè)第23卷當Si H/SiC H C H 2為1.21.5時,硅橡膠可以具有較好的力學性能。從表6中可以看到,使用含氫量為1.490%的聚硅氧烷得到的硅橡膠的拉伸強度較高,而扯斷伸長率稍低,這表明硅橡膠交聯(lián)點的分布密度對硅橡膠的力學性

15、能有明顯影響,交聯(lián)點相對集中有利于硅橡膠的增強。從表6還可以看出,用含氫量為1.490%的聚硅氧烷作為交聯(lián)劑的硅橡膠的凝膠質(zhì)量分數(shù)和用含氫量為0.168%的相差不大,而其溶脹比卻明顯要小一些。顯然,含氫聚硅氧烷的含氫量越高,交聯(lián)點之間的平均鏈長越小,溶脹比越小。2.4M Q 硅樹脂用量對硅橡膠性能的影響從表7可以看出,M Q 硅樹脂有一適宜的用量。當M Q 硅樹脂用量超過一定值時,隨著其進一步地增加,硅橡膠的拉伸強度和扯斷伸長率都有所降低。使用的含氫聚硅氧烷的含氫量不同時,M Q 硅樹脂的適宜用量及其對硅橡膠增強作用的大小也是不同的。3結(jié)論含乙烯基的M Q 硅樹脂對加成型室溫硫化硅橡膠有明顯的

16、增強作用,硅橡膠透明性較好。M Q 硅樹脂通過交聯(lián)劑與硅橡膠產(chǎn)生化學結(jié)合,硅橡膠的強度隨著M Q 硅樹脂中乙烯基含量的增加先增加后下降;Si H/Si HC H C H 2為1.21.5時硅橡膠的力學性能較好;選用適當?shù)暮瑲渚酃柩跬?使硅橡膠的交聯(lián)點相對集中,將有利于提高硅橡膠的強度;隨含氫聚硅氧烷的不同,M Q 硅樹脂的最佳用量和增強作用的大小亦不同。1黃偉,黃英,余云照.M Q 硅樹脂增強縮合型室溫硫化硅橡膠J .合成橡膠工業(yè),1999,22(5:281參考文獻Reinf orcement of a ddition -curin g t yp e room tem p eraturevul

17、can iz in g sil icone rubber b y M Q sil icone resinHua n g Wei ,Hua n g Yin g ,Zhao Ho n g t ao a nd Yu Yunzhao (I nst i t u te o f C he m ist r y ,C hi nese A ca de m y o f S ciences ,B ei j i n g Abstract :The mecha nical p ro p erties ofroo m tem p erat ure vulca nizin g silico ne r ubber s of a

18、dditio n -curin g t yp e were im p ro ved b y t heM Qsilico neresinsco nt ainin gvin y lg ro u p s.The silico ne r ubber s reinfo rced b yM Q silico ne resins had hi g h t ra ns p arenc y .The tensile st ren g t h of t he silico ne r ubber s increased fir st a nd t hen decreased wit h in 2creasin g

19、vin y l g ro u p s in M Q resin.The sili 2co ne r ubber s had hi g her mecha nical p ro p erties w hen t he mole ratio of Si H to SiC H C H 2was 1.21.5.Ke y words :M Q silico ne resin ;roo m tem 2p erat ure vulca nizin g silico ne r ubber ;rein 2fo rcementTa ble 6Eff ect of h y dro g en content of m

20、eth y l h y dro g en 2p ol y sil oxane on p ro p erties of sil icone rubbersSwellin g ratio3.36(3.133.06(2.922.99(2.66Gel co nt e nt /%95.36(96.3295.28(94.4894.57(95.03b /%190(180175(168168(160t /M Pa2.07(2.461.89(2.451.19(1.44M n(PD M S 8.041044.661043.67104M Q silico ne resin :M v i/M wa s 0.14,15p hr.Si H/SiC H C H 2wa s 1.5(mole ratio .H y dro g e n co nt e nt