为什么在硅橡胶中添加结构控制剂?
1、硅橡胶分子结构特征如何?主要特性和用途是什么?
       硅橡胶(Q)是由各种二氯硅烷经过水解、缩聚而得到的一种有机弹性体,是以SiO(硅氧键)单元为主链,以单价有机基团为侧基的线型聚合物,兼有无机和有机性质。结构如下:
式中,R、R1、R2为甲基、乙烯基、苯基、三氟丙基等。其优点如下
(1)具有优良的生理惰性和生理老化性
       硅橡胶的表面能比大多数有机材料低,因此,它具有低吸湿性,长期浸于水中其吸水率仅1%左右,物理机械性能不下降,防霉性能良好;此外,它与许多材料不粘,可起隔离作用。硅橡胶无味、无毒,对人体无不良影响,与机体组织反应轻微,具有优良的生理惰性和生理老化性。
(2)卓越的耐高低温性能
       工作温度范围-100~-350℃,具有优异的耐臭氧老化、耐氧老化、耐光老化和耐天候老化性能。硅橡胶硫化胶在自由状态下置于室外数年性能无变化。
(3)优良的电绝缘性能
       硅橡胶硫化胶的电绝缘性能在受潮、频率变化或温度升高时的变化较小,燃烧后生成的二氧化硅仍为绝缘体,此外,硅橡胶分子结构中碳原子少,而且不用炭黑作填料,所以在电弧放电时不易发生焦烧,因而在高压场合使用它十分可靠。它的耐电晕性和耐电弧性极为良好,耐电晕寿命是聚四氟乙烯的1000倍,耐电弧寿命是氟橡胶的20倍。
(4)高透气性
       硅橡胶和其他高分子材料相比,具有极为优越的透气性,室温下对氮气、氧气和空气的透过量比天然橡胶高30~40倍。此外,它还具有对气体渗透的选择性能性能,即对不同气体(例如氧气、氮气和二氧化碳等)的透过性差别较大,如对氧气的透七星是氮气的2倍左右,二氧化碳透过率为氧气的5倍左右。硅橡胶可以用于汽车配件、电子配件、宇航密封制品、建筑工业的黏结缝用电器密封圈、医用人造器官、导尿管等,在纺织高温设备以及在碱、次氯酸钠和双氧水浓度较高的设备上作密封材料也取得良好的效益。
 
注:电晕[( Electronic)) corona],指带电体表面在气体或液体介质中发生的局部放电现象,常发生在高压导线的周围和带电体的尖端附近,能产生臭氧、氧化氮等物质。在110kV以上的变电所和线路上,时常出现与日晕相似的光层,发出嗤嗤”、“哔哩”的声音。电晕能消耗电能,并干扰无线电波。电晕是极不均匀电场中所特有的电子崩—流注形式的稳定放电。
 
2、为什么在硅橡胶中添加结构控制剂?
       在橡胶工业上,结构化是指弹性体材料和高活性补强剂接触后在接触部位生成不溶解凝胶的现象。这种现象在二烯烃类生胶中很容易发生,例如天然橡胶(橡胶促进剂OBSH发泡剂请咨询订购欧文新材料有限公司)与炭黑之间生成的炭黑凝胶即产生结构化。出现这类结构化现象得有一个先决条件,即补强剂必须粒子高度细微、比表面积大、活性大。
       气相法白炭黑、超细沉淀白炭黑和硅橡胶混炼所得的胶料,往往在存放过程中变硬,可塑性降低,在炼胶辊筒间辊轧时黏度急剧上升,并逐渐失去返炼加工性这类现象被称为“硅橡胶结构化”。产生结构化的原因是白炭黑表面的羟基和硅橡胶分子末端基团缩合,也有人认为是由白炭黑的表面活性基团与硅橡胶分子链形成氢键型的化学吸附所致。通用橡胶炭黑凝胶的形成机理和硅橡胶的结构化相似,但后果不同。前者炭黑凝胶对加工没有妨碍,而对产品的性能有利,而后者则给硅橡胶的后续加工带来负面影响。
       硅橡胶结构控制剂是能减缓或消除硅橡胶结构化现象的物质,保证硅橡胶在后续加工中具有良好加工性能。硅橡胶结构控制剂都属于有机硅化合物,通常为带有羟基或硼原子的小分子。可归纳为以下四类:
①含羟基硅烷类,羟基含量越高,则活性越大,抗结构化效果必然越好。
②烷氧基硅烷类,包括各种烷氧基硅烷和低分子聚硅氧烷。
③硅氨烷类,此类结构控制剂价格较高,有气味,故只用于特殊情况。
④含硼硅氧烷类,由硼酸和各类氯硅烷缩合而成,其特点是有效期可长达6个月以上。
       目前使用最多、最成熟的是二苯基硅二醇,所得硫化胶的综合性能好。使用时应先把本品加入生胶,然后再加白炭黑。为充分发挥其作用,胶料在加过氧化物前需先进行热处理。在一般情况下,用量应为白炭黑的1/100-1/5。羟基硅油也是硅橡胶的常用结构控制剂,为无色透明油状物,具有黏度低、羟基含量高的特点使用时可省去热处理工序,简化工艺,还可提高产品透明度。