透明脱醇型室温硫化硅橡胶的研制

曾军 章成奔 尹露露

摘 要： 以多烷氧基硅烷为封端剂，对 α，ω -二羟基聚二甲基硅氧烷（107硅橡胶）进行封端制得烷氧基封端的107硅橡胶，以此为基胶，加入交联剂、钛酸酯催化剂、气相白炭黑、自制稳定剂制备了一种透明脱醇型室温硫化硅橡胶。研究了不同类型的封端剂以及用量、不同黏度的107硅橡胶、不同型号的气相白炭黑、不同型号的钛酸酯对脱醇型室温硫化硅橡胶的性能和储存稳定性的影响。结果表明：以乙烯基三甲氧基硅烷为封端剂、107硅橡胶（20 000 MPa·s ∶80 000 MPa·s=1 ∶1）为基础聚合物、Tyzor9000钛酸酯催化剂、卡博特LM-150气相白炭黑制备的透明脱醇型室温硫化硅橡胶外观透明、拉伸强度达1.75 MPa、断裂伸长率达415%，储存期大于12个月。

关键词： 多烷氧基硅烷；107硅橡胶；钛酸酯催化剂；气相白炭黑

中图分类号： TQ333.93

文献标志码： A  文章编号： 1001-5922（2023）08-0035-03

Preparation of transparent dealcoholized RTV silicone rubber

ZENG Jun，ZHANG Chengben，YIN Lulu

（Ningbo Youhang New Materials Co.，Ltd.，Ningbo 315000，Zhejiang China）

Abstract： Siloxyl-terminated polydimethylsiloxane was prepared with  α，ω -dihydroxy polydimethylsiloxane （107 silicone rubber） and polyalkoxysilane as the capping agent.Then it was used to prepare dealcoholized RTV silicone rubber adhensives by adding the cross-linking agent，titanate catalyst，fumed silica， self-compounded stabilizing agent into the alkoxy-terminated 107 silicone rubber.The influences of different types of the capping agents and their dosage，silicone rubber with different viscosity，different types of fumed silica and titanate catalyst on the properties and the storage stability of the silicone rubber were studied.

The results show that the dealcoholized rtv silicone rubber has a better transparency， reaches a tensile strength of 1.75 MPa and an elongation at break of 415% and has a storage period of over 12 months with the vinyl trimethoxysilane as the end capping agent， 107 rubber （20 000 MPa·s ∶80 000 MPa·s=1 ∶1） as the basic polymer， Tyzor9000 as the titanate catalyst， and Cabot LM-150 as the fumed silica.

Key words： polyalkoxysilane;107 silicone rubber;titanate catalyst;fumed silica

脫醇型硅酮密封胶在固化时不产生刺激气味，对粘接材料无腐蚀作用，高低温环境中能保持优异的橡胶性能，是一类综合性能较优的硅酮密封胶[1-3]。透明硅酮密封胶是一种单组分、中性固化的优质密封胶，以其独特的高透明度、优异的触变 性和高伸长率等优势获得了广泛的认可；然而，相对于常规的钙粉填充的脱醇型硅橡胶而言，透明脱醇型胶产品因其在存储、催化剂等方面的难题，而使其在研发与推广方面受到了一定的阻碍[4]；因此，稳定、性价比高的透明脱醇型产品一直都受各大硅酮密封胶厂商的追求。

1 实验部分

1.1 主要原料

α，ω -二羟基聚二甲基硅氧烷（107胶）（黏度20 000、80 000 MPa·s），道康宁；二甲基硅油（黏度100 MPa·s），道康宁；甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷，晨光新材；Tyzor9000、Tyzor726、Tyzor728，广州坚毅化工有限公司；LM-150气相白炭黑，卡博特；V15、H15气相白炭黑，瓦克；

1.2 仪器设备

实验型动力混合机、DV-2T黏度计、万能电子拉力试验机、烘箱

1.3  烷氧基封端107硅橡胶的制备[5]

在实验型动力混合机中加入1 000份的107硅橡胶、25份的多烷氧基硅烷、0.3份的催化剂，抽真空搅拌20 min，然后加入0.3份的中和剂，抽真空搅拌60 min，制得烷氧基封端的107硅橡胶。

1.4 脱醇型硅橡胶的制备

在实验型动力混合机中加入1 500份的烷氧基封端的107胶、200份的二甲基硅油、40份的甲基三甲氧基硅烷，抽真空搅拌10 min；之后加入50份的钛催化剂，真空搅拌20 min后再加入160份的气相白炭黑，真空搅拌10 min，最后加入稳定剂、偶联剂，真空搅拌10 min即得透明脱醇型硅橡胶。

1.5 性能测试

拉伸强度和断裂伸长率：按GB/T 528—2009进行测试；

表干时间：按国标GB/T 13477.5—2017测试；

挤出性：按国标GB/T 13477.4—2017测试；

黏度：按 GB/T 2794—2013测试；

贮存稳定性：将制备的硅橡胶封装好后，在70 ℃烘箱中放置7 d，然后测试各项性能。

2 结果与讨论

2.1   封端剂的种类对制备的封端107胶稳定性的影响

封端剂的种类对制备的封端107胶稳定性的影响，结果如表1所示。

由表1可知，选用四甲氧基硅烷作为封端剂制备的封端107胶在70 ℃加速老化后出现黏度增大，稳定性变差，而选用甲基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷作为封端剂制备的封端107胶老化前后黏度无明显变化，稳定性较好。因此，选用的封端剂为乙烯基三甲氧基硅烷。

2.2   封端剂的用量对制备的封端107胶稳定性的影响

封端剂的用量对封端107胶稳定性的影响，结果如表2所示。

由表2可知，当封端剂的量不足时，封端出的107胶在储存过程中黏度增大，說明封端不够完全，未反应完全的107胶中的羟基与甲氧基在继续反应，导致封端产物的黏度增大；当增大封端剂的用量，封端反应比较完全，制备的封端107胶的稳定性比较好，从表2可以看出，当封端剂的用量大于25份时，制备的封端107胶的稳定性就已经不错，再继续加大封端剂的用量，对制备的封端107胶的稳定性影响不大。综合考虑，封端剂的用量选用25份时比较合适。

2.3    不同黏度的107胶对硅橡胶性能的影响

不同黏度的107胶对硅橡胶性能的影响，结果如表3所示。

从表3可以看出，随着107胶黏度的增大，胶的强度逐渐降低，断裂伸长率逐渐上升，挤出逐渐降低，这是因为黏度低的107胶分子量小、羟基含量高、活性相对较高，交联密度大，制备的硅橡胶的拉伸强度就会高，伸长率会降低，随着107胶黏度的增大，胶的分子量逐渐增大，羟基含量逐渐降低，制备的胶的拉伸强度就会逐渐降低，断裂伸长率会逐渐上升，同时胶的挤出会下降。综合考虑，本文选用黏度按20 000 ∶80 000=1 ∶1配比的107胶。

2.4   不同型号钛酸酯对硅橡胶性能的影响[6]

不同型号钛酸酯对硅橡胶性能的影响，结果如表4所示。

从表4可以看出，不同型号的钛酸酯对胶的性能还是有影响的，如果只从力学性能和储存稳定性考虑，选用726钛酸酯最合适，而如果要考虑外观的话，选用Tyzor9000钛酸酯更合适。因此，可以根据用途来选择合适的钛酸酯。

2.5  不同型号气相白炭黑对硅橡胶性能的影响

不同型号气相白炭黑对硅橡胶性能的影响，结果如表5所示。

从表5可以看出，不同型号的气相白炭黑对硅橡胶的性能有影响，上述3种型号的气相白炭黑的比表面积都是150 m2/g，其中H15为表面处理过的疏水型气相白炭黑，V15、LM-150为亲水型气相白炭黑；添加疏水型气相白炭黑H15制备的硅橡胶透明度相对更高、挤出性更好，而添加亲水型气相白炭黑V15制备的硅橡胶伸长率相对更好、挤出适中，添加LM-150制备的硅橡胶拉伸强度更好、挤出相对偏低。因此，可以根据使用要求选择合适的气相白炭黑。

3 结语

以乙烯基三甲氧基硅烷作为封端剂，对黏度为20 000 MPa·s ∶80 000 MPa·s=1 ∶1的107硅橡胶进行封端制得封端107胶。以此为基胶，加入交联剂、气相白炭黑、钛酸酯、稳定剂和偶联剂制得透明脱醇型室温硫化硅橡胶；选用Tyzor9000钛酸酯制得的硅橡胶透明度和耐黄变最好、选用LM-150气相白炭黑和726钛酸酯制得的硅橡胶强度最高；但胶颜色偏黄，选用H15疏水性气相白炭黑制备的硅橡胶外观和挤出最好。综合考虑，最终选用Tyzor9000钛酸酯、LM-150气相白炭黑制得的硅橡胶拉伸强度达到1.75 MPa，断裂伸长率为415%，外观透明、储存期较好。

【参考文献】

［1］  幸松民，王一璐. 有机硅合成工艺及产品应用［M］北京：化学工业出版社，2000：614-648.

[2] 黄应昌，吕正芸.弹性密封胶与胶粘剂［M]. 北京：化学工业出版社，2003.

[3] 沈春林，苏立荣，李芳，等.建筑防水密封材料［M］.北京：化学工业出版社，2003.

[4] 何业明，张银华，赵勇刚，等.烷氧基封端聚硅氧烷及其脱醇型RTV-1硅橡胶的研制［J］.有机硅材料，2013，27（3）：175-181.

[5] 黄文润.单组分室温硫化硅橡胶的配制（三）[J].有机硅材料，2002，16（6）：36-44.

[6] 肖姗姗.钛酸酯及其螯合物在室温硫化脱醇型硅酮胶中的应用[J].硅谷，2010，5（14）：114-132.