高黏度107胶含量对硅酮密封胶性能的影响

赵云龙陈炳耀 全文高 彭小琴

（1.广东阜和实业有限公司，广东 中山 528434；2.广东三和化工科技有限公司，广东 中山 528429）

硅酮密封胶粘接力强，拉伸强度大，同时又具有耐候性、抗振性、防潮、抗臭气和适应冷热变化大，主要用于干洁的金属、玻璃、大多数不含油脂的木材、硅酮树脂、加硫硅橡胶、陶瓷、天然及合成纤维、以及许多油漆塑料表面的粘接。近年来，硅酮密封胶越来越引人注目，欧美等国家发展了聚硅氧烷改性技术，开发出性能更优异的硅烷改性聚醚密封胶。改性硅酮密封胶兼具传统硅氧烷型有机硅密封胶耐老化及聚氨酯密封胶粘接高强度等优点，属于有机硅密封胶的高端产品，是有机硅酮密封胶的升级发展方向之一[1]。由于其价格较高，在国内还没普及使用，因此设计一种性能较普通单组分硅酮密封胶高且价格比改性硅酮密封胶要实惠的产品是有必要的。本论文以高黏度107室温硫化硅橡胶、硅烷偶联剂、交联剂在催化剂的作用下辅以气相SiO2补强填料、增塑剂制取硅酮密封胶，研究了改变高黏度107胶的含量对其性能的影响。结果表明，随着高黏度107胶含量的增加，其邵氏硬度、挤出性、表干时间、固化速度、粘接强度、拉伸强度、伸长率、最大拉断力均得到一定的提高，但当用量超过12%以后，其性能提高不明显，挤出性、拉伸强度以及粘接强度变差。

1　 实验部分

1.1　主要原料

107室温硫化硅橡胶，48 000 mPa·s，江西星火有机硅厂；高黏度107室温硫化硅橡胶，500 000 mPa·s，江西星火有机硅厂；纳米碳酸钙，工业级，江西九峰碳酸钙有限公司；增塑剂：甲基硅油，江西星火有机硅厂；硅烷偶联剂，纯度≥97%，湖北新蓝天；气相SiO2，工业级，辉明化工有限公司；硅烷交联剂、催化剂，自制。

1.2　仪器与设备

强力分散机，QF-5，佛山市金银河机械设备有限公司；真空捏合机，NX-5，广东省佛山市诺星机械设备有限公司；压料机，YLJ-6，佛山市金银河机械设备有限公司；UT2080型电脑控制拉力机，天惠试验机械有限公司；邵氏A型硬度计，天发试验机械有限公司。

1.3　硅酮密封胶的制备

1.3.1原料的精制

将气相SiO2放置在80 ℃烘箱中干燥24 h，除去水分；利用数显旋转黏度计测得107室温硫化硅橡胶黏度为48 000 mPa·s，高黏度107室温硫化硅橡胶黏度为50 0000 mPa·s，进行真空脱水后密封贮存，使用前取出即可。

1.3.2硅酮密封胶的制备

将高黏度107室温硫化硅橡胶、107室温硫化硅橡胶、气相SiO2混合均匀，加热抽真空脱水制成硅酮密封胶基料，待基料冷却到40 ℃以下，再加入交联剂、硅烷偶联剂、催化剂等原料，抽真空，分散搅拌均匀后，将成品胶压入塑料管瓶内密封保存。

1.4　性能测试

挤出性：按GB/T 13477.3—2002进行测试；

下垂度：按GB/T 13477.6—2002进行测试；

表干时间：按GB/T 13477.5—2003进行测试；

固化速度：使用固化深度板检测样品在标准条件下（温度24～25 ℃，相对湿度45～55%）24 h的固化深度；

粘接强度：采用万能材料试验机按GB/T 11211—2009测试；

邵氏硬度：按GB/T 531—1999采用邵尔A型硬度计测试；

拉伸强度：按GB/T 13477.8—2003进行测试；

最大拉断力：按GB/T 13477.8—2003制定的哑铃状样品，利用万能材料试验机拉伸样品至断裂所需的最大力；

断裂伸长率：按GB/T 13477.8—2003进行测试。

2　 结果与讨论

2.1　高黏度107胶含量对施工工艺的影响

高黏度107胶含量对施工工艺的影响见表1。

表1结果表明，改变高黏度107胶含量对其透明性、下垂度影响不大。施胶挤出性能随高黏度107胶含量的增加而变差，原因是因为高黏度107胶分子链较长，在流动过程中大分子链可能会发生缠绕，从而增加了分子之间相对滑移的摩擦力，导致流动性变差[4，5]，挤出性变差，增加了施工难度。表干时间随着高黏度107胶含量的增加而减小，因为黏度是随其分子质量的增长而增长，而高黏度107胶分子分子链是线性的，所以分子链较长，交联密度会降低，空气中的水分更容易进入胶体内部，从而加快了固化速度[2]，表干时间变短。当高黏度107胶质量分数在12%时，其表干时间最快，固化速度与含量为15%时相差不大，挤出性较好，综合性能优。

表1　高黏度107胶质量分数对施工工艺的影响Tab.1　Effect of mass fraction of high viscosity 107 silicone rubber on construction processing performance

2.2　高黏度107胶含量对粘接性能的影响

按标准制工字样，待粘接的硅酮密封胶完全固化后，分别测试其粘接强度如表2所示。

表2结果表明，高黏度107胶质量分数在强度显著降低，而且硅酮胶的稠度会越来越大，对被粘基材的湿润能力会进一步下降，从而导致粘接强度降低。12%时粘接强度最优，当超过12%以后粘接强度出现下滑现象。原因是：对于用直链聚合物基料构成的胶粘剂，在发生内聚破坏的情况下，粘接强度随分子质量升高而增大，升高到一定范围后逐渐趋向一个定值[3]。随着高黏度107胶含量继续增大，其内聚强度增大，粘接体系逐渐转变为界面破坏而使粘接

表2　高黏度107胶用量对粘接强度的影响Tab.2　Effect of mass fraction of high viscosity 107 silicone rubber on bonding strength

2.3　高黏度107胶含量对力学性能的影响

高黏度107胶含量对力学性能的影响见表3。

从表3可以看出，高黏度107胶含量的增加会导致硅酮密封胶的拉伸强度降低，断裂伸长率增大。原因是：硅酮密封胶吸收空气中的水固化，胶体会形成一种三维网状结构，分子链排布紧密[4]，分子链间作用力会提高，且硅酮密封胶固化后为热固性交联高分子。107胶为长链高分子，加入之后会降低交联密度，在增塑的同时增韧，所以其拉伸强度和载荷下降而断裂伸长率提高。

表3　高黏度107胶质量分数对力学性能的影响Tab.3　Effect of mass fraction of high viscosity 107 silicone rubber on mechanical properties

3　 结论

随着高黏度107胶含量的增加，硅酮密封胶表干时间、固化速度、粘接强度、拉伸强度、拉伸长度均得到提高，高黏度107胶用量的最佳值为12%；按比例混合几种不同黏度的107胶作基料为硅酮密封胶性能优化提供了一个研究方向。