硅膠管抗撕裂性能配方的優(yōu)化

1、硅膠管抗撕裂性能配方的優(yōu)化硅膠管的基材是以Si-O鍵為主鏈的高相對分子質量的聚硅氧烷，具有優(yōu) 異的耐高低溫性能(-65250C)、電絕緣性能、耐臭氧、耐高電壓及耐天候等性 能，同時對油類等介質表現(xiàn)出優(yōu)異的化學惰性，因此在航空航天、電子化學、輕 工、化工、交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生等方面均得到廣泛應用。但由于硅原子上連有甲 基，其分子柔性大，分子鏈間相互作用力弱，因而硅橡膠硫化后拉伸強度和撕裂 強度較差。市面上大量的硅膠管產(chǎn)品，由于硫化過程不能形成很好的三維交織網(wǎng) 絡，導致硫化后產(chǎn)品的抗撕裂性能差，在熱啟模過程中產(chǎn)品容易被撕裂，在使用 條件較苛刻的環(huán)境下，產(chǎn)品也很容易被擠壓撕裂，影響產(chǎn)品的使用性能。本工

2、作采用過氧化物硫化體系，采用正交試驗法考察硫化劑、補強填充劑 以及結構控制劑等對硅橡膠抗撕裂性能有明顯作用的助劑，以及其對硅橡膠抗撕 裂性能的影響，通過對結果的分析和比較，確定出最優(yōu)化的硅膠管抗撕裂配方。1實驗1主要原材料4 一二氯苯酰過氧化物硅橡膠，牌號1102，四川晨光化工研究院產(chǎn) 品；氣相法白炭黑，牌號HL300，蘇州威特化工有限公司產(chǎn)品：過氧化二異丙 苯(DCP)，上海高橋石化產(chǎn)品；羥基硅油，四川晨光化工研究院產(chǎn)品；其它原材 料均為常用市售產(chǎn)品。2基本配方2，4二氯苯酰過氧化物硅橡膠，100；過氧化硫DCP，變量；白炭黑， 變量；羥基硅油，變量；二苯基硅二醇，變量。3主要儀器和設備X(

3、K)-160型開煉機，QLB平板硫化機，上海第一橡膠機械廠產(chǎn)品； AI-8000S電子拉力機，臺灣高鐵科技股份有限公司產(chǎn)品；QP16型橡膠，塑料 沖片機，上海化工機械四廠產(chǎn)品；MM4130C無轉子硫化儀，北京瑞達宇辰儀器有 限公司產(chǎn)品。4試樣制備用X(K)160開煉機進行混煉，輥溫40-50C。破膠一將輥距調至2mm,生膠包輥后，先加入白炭黑一一緩慢加入結構控 制劑加硫化劑DCP下片(5mm)。停放8h后，按MM4130C無轉子硫化儀所測的時間，采用QLB平板硫化機 在170C進行試樣一段硫化，二段硫化分別在50C、100C、150C下硫化0. 5h 后，再在200C下硫化2h。1. 5性能測

4、試所有性能測試按相應國家標準進行。1. 6正交試驗設計影響硅膠管硅橡膠硫化膠撕裂性能的配方工藝條件有羥基硅油CA)、二苯 基硅二醇(B)、過氧化硫DCP(C)、白炭黑肌一 300(D)，其因數(shù)水平如表l所示。泉I試著因敷水平因數(shù)_水平2234A3345B0,60.70.9CQL50.60.7gD2025352結果與討論1正交試驗結果根據(jù)表2設計，共安排了 16次試驗，考察了 A、B、C、D4個因數(shù)對硫化 膠物理性能的影響，選擇L16(44)正交試驗表來安排試驗，結果如表2所示。從表2可以看出，隨著配方工藝條件參數(shù)的改變，硫化膠的撕裂強度發(fā)生 了很大變化，為得到綜合性能優(yōu)異且抗撕裂性能突出的膠料

5、，必須優(yōu)化硅膠料配 方。2工藝條件的確定撕裂強度是表征硅膠管能夠抵抗拉撕裂的極限能力，是評價硫化膠質量最 重要的依據(jù)之一，因此該試驗選取拉硫化膠的撕裂強度為考察指標進行正交試驗 分析，以確定出硅橡膠抗撕裂配方的最佳配比。正交試驗結果以及分析計算如表 2和表3所示。沃爾興由一子科技 VolsunElectronicsTechnologyX2正室試財結果撕裂強度&砂理目A8CDYi煮數(shù)據(jù)：CkNMd1111J蜘-62L22211.021025I3339.4t-5241444-120521236062r149r32-6R7234J|38243210j66B4i13410.464*10314314.2

6、12】113?J210UH6B12342110.626213442I岫441441318.41-119154324L0J333164413ic.m3T,-714-3-167Ti-44-642572S4Tj-55-57TWT4-5713T57-s1】睥7051.523瑚30162.5注；京鹽據(jù)一 lOjxHXL其中山為接近肉小翌強度平均蒞的1個任語數(shù)tL Ti為i的ii水平Z-W：平方和斯丁聲號+日十也崢.*3方差分析費_ _方差來源白由度f均/r和vF比顯著性頁棋率p/%國數(shù)A1187253W57.5675*I2.T0國數(shù)R70SL.53235034.01*6&因數(shù)C23337796313.3

7、0*27.17因數(shù)D302W.531 蛔 7.517刀 *3場7032.512586IW總5237215TOT注E F值為尚散均方與*是為方之比：*為顯著，*上為伏顯善，從表3可以看出，因數(shù)D的影響都是極顯著，而因數(shù)A、B、C的影響也達 到了顯著水平，這是因為在硅橡膠配方中，要加入結構控制劑，防止硅橡膠料的 “結構化”，所謂“結構化”是指彈性體材料和高活性補強劑接觸后在接觸部位 生成不溶解凝膠的現(xiàn)象。硅橡膠在煉膠時，結構控制劑可以使白炭黑與硅橡膠之 間易于相互浸潤，加速分散。通過結構控制劑的活性基團與白炭黑表面的羥基作 用，使白炭黑表面“屏蔽，從而減弱膠料的“結構化”，可以使白炭黑在硅橡 膠的

8、硫化后的三維網(wǎng)絡中形成可以相對滑動的結點，在主鏈受外力時可以相對滑動，并具有在一定程度斷裂化學鍵重新生成的能力，起到延緩破壞的作用，從而 可以提高硫化膠的抗撕裂性能。當結構控制劑加入過量后，會減少白炭黑凝膠量 與白炭黑的結合力，導致硫化硅橡膠的化學穩(wěn)定性和耐熱性差，尤其在熱環(huán)境下， 硅橡膠的抗撕裂性能會比較差，因此可以選用適量的羥基硅油和二苯基硅二醇并 用為結構控制劑；過氧化物硫化DCP，可以使硅橡膠硫化后的交織網(wǎng)絡中形成的 短而且穩(wěn)定的交聯(lián)鍵，化學穩(wěn)定性好，在分子網(wǎng)絡承受外力作用下，產(chǎn)生斷裂會 需要吸收較高的能量，從而起到耗損外力，抗擊外力的作用。但交聯(lián)鍵運動性差， 在外力作用下，相對滑動困

9、難，因此網(wǎng)絡中形成過多的交聯(lián)鍵會影響的抗撕裂性 能。白炭黑作為補強材料，可將大分子鏈吸附在其表面，形成海一島結構，使分 子鏈更好的結合起來，可以分散外應力，并使更多的大分子均勻的分散外負荷， 避免某個分子的斷裂而形成的應力集中，可明顯提高膠料的定伸應力、撕裂強度 和抗破壞能力，但過多的炭黑會造成硅橡膠的吃料困難，混煉不均，而造成應力 集中，而過多的白炭黑也會影響硅橡膠的彈性，同樣會降低其抗撕裂的性能。因 此對于A、B、C和D因數(shù)有選最好的水平，通過對比表5中TI、T2和T3的大小 得出硫化膠拉伸強度最佳水平組合為A3B1C2D2。3優(yōu)化工藝條件的驗證為驗證正交試驗分析得出的優(yōu)化條件的可信度，在優(yōu)化條件下，進行了3 次試驗，得到的硫化膠物理性能如表4所示。 4魏世工芝曩件下JK川的物理性嶂逾a123平均惟邪林點型岫度373831招拉伸強度ZMPa848.2拉斷伸長率倒456446443448M裂強度，（kN-m-i13313.111.613J從表4可以看出*憂化條件下，硅械骯抗撕裂配方得