硅灰石晶須增強高溫硫化硅橡膠發(fā)泡工藝

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????摘要：采用硅灰石晶須增強硅橡膠，研究了用化學(xué)發(fā)泡的方法制備發(fā)泡硅橡膠時，影響發(fā)泡硅

橡膠的孔隙率及孔徑大小的因素結(jié)果表明，在120℃頁發(fā)泡時，預(yù)發(fā)泡時間在3-?6nin內(nèi)、二次發(fā)

泡溫度在180℃發(fā)Pao劑H和助發(fā)泡劑明礬的用量均為硅橡膠用量的3%硅灰石晶須的用量控制在硅橡膠用量的2倍內(nèi)時發(fā)泡效Guo較好．增大發(fā)泡壓力有利于減小泡孔孔徑，但壓力過高會降Di發(fā)Pao硅橡膠的孔隙率。

硅橡膠具有獨特的物理、化學(xué)性能，如耐高低溫、耐老化、介電性能佳等。硅橡膠發(fā)泡制品則同時還具有質(zhì)輕、隔熱隔音、抗沖擊等優(yōu)良性能，可以用作耐熱，隔熱等的高性能材料硅橡膠通常采用化學(xué)方法發(fā)泡化學(xué)發(fā)泡關(guān)鍵是使橡膠的硫化速度與發(fā)泡速度相匹配，從而制得孔隙率高，孔徑細(xì)小均勻的發(fā)泡制品。研究發(fā)現(xiàn)在硫化體系中加入一種低分解溫度的引發(fā)劑，使硅橡膠在較低的溫度下部分硫化并預(yù)發(fā)泡，然后再在高溫充Fen硫化、發(fā)泡，也即采用預(yù)發(fā)泡工藝，可以較好地控制硫化與發(fā)泡過程硅及其復(fù)合材料研究。

硅灰石粉為無機針狀和纖維狀晶須，有極高的介電性和高耐熱性，對硅橡膠有一定的增強作用！本文用硅灰石晶須增強硅橡膠，用化學(xué)發(fā)泡方法，采用預(yù)發(fā)泡工藝制備發(fā)泡硅橡膠，研究影響發(fā)泡硅橡膠的孔隙率和孔徑大小的因素。

1實驗部分

11原材料及試劑

????甲基乙烯基硅橡膠：乙烯基含量0.13%～0.2%，相對分子質(zhì)量為7?X7?5;羥基硅油：25?℃下，粘度約10Pa。s乙烯基硅油：25℃下，粘度約15Pa。s乙烯基含量127；硅灰石：直徑3?5~lOLm長徑比7-15引發(fā)劑(1)：25三甲基-z?5一二叔丁基過氧化己烷（谷稱“雙二五”）；引發(fā)劑(2)：過氧化苯甲酰(BPO)；發(fā)泡Ji：N，Ⅳ一二亞硝基五次甲基四胺（簡稱“發(fā)泡劑H”）；助發(fā)泡劑：明礬以上均為市售產(chǎn)品。

1?2膠料制備

????將發(fā)Pao劑H.明礬、BPO,“雙二五”與少量硅橡膠（約占總用量的10%）混煉均勻，制成母膠。母膠停放1?d后與硅灰石晶須、羥基硅油、乙烯基硅油及剩余的硅橡膠混煉均勻，備甩其中，BPO和“雙二五”的用量分別為硅橡膠總量的0.2%和5%，羥基硅油和乙烯基硅油的用量分別為硅橡膠總量的10%/0和5%，發(fā)泡烈助發(fā)Pao劑及硅灰石晶須的用量依配方不同而變化。

1?3發(fā)Pao劑分解性質(zhì)測定

在橡膠的硫化溫度下，發(fā)Pao劑分解氣體量與分解時間的關(guān)系對發(fā)泡效Guo有重要影晦本文采周瓊等‘糾描述的實驗裝置，用量體積法測定發(fā)Pao劑的分解性質(zhì)。

1?4預(yù)發(fā)泡硅橡膠的固化度測定

首先將硅橡膠膠料在120℃硫化并預(yù)發(fā)泡一定時間，然后將預(yù)發(fā)泡膠料（質(zhì)量mo）用苯在90?℃抽提10h干燥后稱重m1。

2結(jié)果與討論

2?l發(fā)Pao劑分解性質(zhì)

????硅橡膠常用發(fā)Pao劑H在不同溫度下的分解氣體量與時間的關(guān)系曲線

????只有當(dāng)溫度高達(dá)190。c時，發(fā)Pao劑H才有較快的分解速度，當(dāng)溫度低于180。c時，在硅橡膠的硫化時間內(nèi)(一般為10-?15tnin)發(fā)Pao劑的分解氣體量很小。因此需要將發(fā)Pao劑H與助發(fā)Pao劑并用，以使發(fā)Pao劑在硫化溫度下有合適的分解速度本文采用與發(fā)Pao劑H等量的明礬作助發(fā)Pao劑。

????為了更好地控制發(fā)泡與硫化過程，本文用BPO(133℃時的分解半衰期為1min)作預(yù)硫化的引發(fā)劑，使膠料先在12℃預(yù)硫化并預(yù)發(fā)泡，然后在高溫充Fen硫化、發(fā)泡高溫硫化的引發(fā)劑為“雙二五”，其在179℃的分解半衰期為1min硫化溫度通常為160-?180℃在120℃,發(fā)Pao劑分解氣體量與時間的

在不同溫度下，發(fā)Pao劑H在明礬存在下的分解反應(yīng)進(jìn)行的程度是不一樣的。在120℃分解時，發(fā)Pao劑的放氣量在1min內(nèi)達(dá)到**值，此后放氣量不再增加，Zui弱的分解反應(yīng)已經(jīng)完成，放出約22QnL儋的氣體量在120℃經(jīng)過2min分解后，再升溫Zhi170不一樣的時，發(fā)Pao劑發(fā)生進(jìn)一步的分解反應(yīng)，又放出一部分氣體，經(jīng)過1min后，此分解反應(yīng)近似完成，**放氣量約150nL／g如果在120℃經(jīng)9min預(yù)分解后，在180℃再分解時，分解反應(yīng)進(jìn)行得更徹底；1min內(nèi)，**放氣量約250ml／g因此，提高二次發(fā)泡溫度有利于發(fā)泡劑的充Fen分解，放氣量增多。本文采用的二次發(fā)泡溫度為180℃時間為10min這一條件也確保了硅橡膠能夠Wan全硫化

2?2預(yù)發(fā)泡時間對發(fā)泡硅橡膠孔隙率及孔徑的影響低分解溫度的引發(fā)劑BPO用量為硅橡膠用量的0.2%，在120℃?5MPa下模壓硫化硅橡膠時，預(yù)發(fā)泡時間對硅橡膠固化度的影響見圖3硅橡膠經(jīng)120℃預(yù)發(fā)泡后，在180℃?5MPa下二次發(fā)泡1min完成全部發(fā)泡和硫化反應(yīng)預(yù)發(fā)泡時間對**所得發(fā)泡硅橡膠制品的孔隙率及孔徑的影響。

????硅橡膠的固化度隨預(yù)發(fā)泡時間的延長而增，在3m證內(nèi)固化度上升較快，發(fā)泡硅橡膠的孔隙

率也有較大提高1-3min后孔隙率增大緩慢，與硅橡膠在120℃預(yù)發(fā)泡時固化度的變化趨勢一致預(yù)發(fā)泡結(jié)束，模具卸壓時，若預(yù)發(fā)泡硅橡膠的固化度較小，形成的橡膠網(wǎng)絡(luò)強度不夠，部分氣體逸出；固化度越大，逸出的氣體越少，用于使硅橡膠發(fā)泡的氣體量越多，孔隙率越大但固化度過大（例如達(dá)到90%）也會造成二次發(fā)泡困難，使孔隙率降Di由圖4還可以看出，隨預(yù)發(fā)泡時間延長，泡孔孔徑增大，當(dāng)預(yù)發(fā)泡時間在3-6min內(nèi)時，發(fā)泡硅橡膠的孔隙率和孔徑比較穩(wěn)定，且預(yù)發(fā)泡工藝也容易控制在以下的討論中，預(yù)發(fā)泡工藝均為120℃?5MPa下預(yù)發(fā)。

2?3發(fā)Pao劑用量對發(fā)泡硅橡膠的孔隙率及孔徑的影響

????發(fā)Pao劑用量對發(fā)泡硅橡膠的孔隙率及孔徑的影響見圖5增大發(fā)泡劑用量，發(fā)Pao劑分解放出的氣體量增多，硅橡膠的孔隙率增大，但發(fā)Pao劑用量超過硅橡膠量的7%后，過多的發(fā)Pao劑對提高孔隙率的作用不大，而且發(fā)Pao劑分解放出的大量熱量易使膠料燒焦，分解的大量氣體還會使膠料從模具中噴出。

2?4硅灰石晶須的用量對發(fā)泡硅橡膠孔隙率及孔?徑的影響硅灰石晶須用量不同時，發(fā)泡硅椽膠的孔隙率及孔徑數(shù)據(jù)見表2硅灰石晶須的用量在硅橡膠用量的0.5-2倍時，隨硅灰石用量增多，發(fā)泡硅橡膠的孔隙率變化不大，泡孔直徑下降當(dāng)硅灰石用量達(dá)到硅橡膠用量的3倍時，過多的硅灰石晶須使膠料塑性降Di，發(fā)泡變得困難，孔隙率因此降Di，而孔徑則較大因此，要得到好的發(fā)泡制品，硅灰石晶須的用量應(yīng)控制在硅橡膠用量的2倍以內(nèi)。此外，由于硅橡膠本身的強度很低，純硅橡膠的發(fā)泡制品幾乎無實用價值，而且由于硅橡膠網(wǎng)絡(luò)的強度不夠，制品容易收縮，適量硅灰石的加入有助于增強硅橡膠網(wǎng)絡(luò)，同時使制品尺寸穩(wěn)定。

3結(jié)??論

(1)預(yù)發(fā)泡時間對發(fā)泡硅橡膠的孔隙率及孔徑有重要影咆在120℃預(yù)發(fā)泡時，當(dāng)預(yù)發(fā)泡時間在3-?6min內(nèi)時，發(fā)泡硅橡膠的孔隙率和孔徑比較穩(wěn)定，且硫化工藝也容易控制。

(2)隨發(fā)泡劑用量增多，發(fā)泡硅橡膠的孔隙率增大，孔徑減小，但過多的發(fā)泡劑對提高孔隙率的作用不大。

(3)增大發(fā)泡壓力有利于降Di泡孔孔徑，但壓力過高會阻礙硅橡膠發(fā)泡，使孔隙率降Di。

(4)硅橡膠中復(fù)合硅灰石晶須有利于增強發(fā)泡硅橡膠，使制品保持尺寸穩(wěn)定，同時可以降Di材料成本當(dāng)硅灰石用量超過硅橡膠用量的2倍后，硅灰石晶須復(fù)合硅橡膠的塑性降Di，使發(fā)泡變得困難。

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