增塑劑對室溫硫化硅橡膠老化性能的影響

吳健濤 陳炳耀 姚榮茂 全文高

摘 要：隨著城鎮(zhèn)化進程的不斷推進，交通、建筑行業(yè)取得很大的發(fā)展成就，在施工過程中對石材粘接、建筑密封、地磚填縫等大量應(yīng)用到室溫硫化硅橡膠。這些建筑、工程的產(chǎn)品質(zhì)量或壽命，與室溫硫化硅橡膠的老化性能好壞密切相關(guān)，所以硅橡膠耐老化性能指標(biāo)對于評價硅橡膠的質(zhì)量具有關(guān)鍵的參考作用。目前市場上常見的室溫硫化硅橡膠均含有一定比例的增塑劑原料，而這一增加硅橡膠彈性的關(guān)鍵原料對硅橡膠的耐老化性有決定性的影響。本文通過氙燈老化和UV熒光紫外老化兩個實驗分析，增進人們對增塑劑與硅橡膠耐老化性能關(guān)系進行更深刻的了解。

關(guān)鍵詞：增塑劑;室溫硫化;硅橡膠;耐老化性能

中圖分類號：TQ047.9 文獻標(biāo)識碼：A

0 前言

在幕墻玻璃、石材掛接、瓷磚填縫等建筑施工領(lǐng)域，每年都會需要大量的室溫硫化硅橡膠建材消耗，大量的市場需求量拉動了硅膠行業(yè)的蓬勃發(fā)展。我國自上世紀(jì)五十年代開始自主研制和生產(chǎn)硅膠產(chǎn)品，到了2019年末國內(nèi)硅橡膠產(chǎn)品產(chǎn)量達(dá)到100萬噸左右，為國內(nèi)交通、建材等建筑領(lǐng)域的發(fā)展提供了充足的物質(zhì)保障。但是在硅橡膠施工和使用過程中，膠體發(fā)白、壽命短等老化性問題投訴從未間斷，嚴(yán)重制約了硅橡膠的發(fā)展、威脅人們財產(chǎn)和人身安全。如何增強室溫硫化硅橡膠的粘接壽命，提升膠體的耐老化性能具有重要的研究意義。

1 氙燈老化潮濕暴露實驗

1.1 實驗過程

1.1.1 樣品的配置

本試驗旨在驗證增塑劑對室溫硫化硅橡膠耐老化性能的影響，分別選用100%硅油、摻雜了8%白油的硅油、100%裂解硅油三類原料為硅橡膠樣品的增塑劑，試驗情況詳見如下分析。

1.1.2 試件制備與實驗

選用兩張表面光滑的玻璃板，要求表面干凈無油污雜質(zhì)。玻璃板尺寸為長50 mm，寬12 mm，高12 mm的試驗基材，然后把研制好的硅橡膠膠液均勻的涂抹在玻璃板基材上，最后將兩張玻璃板合并一起并壓實，放入到恒溫恒濕的培養(yǎng)室內(nèi)養(yǎng)護30d。將經(jīng)過一個月培養(yǎng)的試件放入到氙燈老化試驗箱中進行潮濕暴露實驗，最后對各個試驗樣品進行各項性能制備檢測。

1.2 結(jié)果與分析

1.2.1 外表變化

在經(jīng)過氙燈老化試驗后，通過對各個試驗樣品的外表進行觀察，發(fā)現(xiàn)各個膠體試樣并沒有什么明顯的變化，但是試驗箱內(nèi)的固定卡板均粘有一定量的污漬。不同類型的樣品下卡板，污漬粘附嚴(yán)重程度有很大差異，其中以100%硅油研制的第一類樣品下卡板只有輕微的污漬，以摻雜了8%白油的硅油研制的第二類樣品下污漬最嚴(yán)重，以100%裂解硅油研制的第三類樣品下有小面積的污漬。

1.2.2 粘結(jié)性能

將經(jīng)過氙燈老化試驗后的硅橡膠試件放入恒溫恒濕培養(yǎng)室內(nèi)放置24 h，然后對各組試樣進行粘結(jié)性能測試。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以100%硅油研制的第一類樣品拉伸強度、斷裂伸長率等粘結(jié)指標(biāo)在老化前后變化并不明顯;以100%裂解硅油研制的第三類樣品在進行定伸粘結(jié)性實驗后發(fā)現(xiàn)橡膠的內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重的損壞情況;同時還可以發(fā)現(xiàn)，第二類和第三類硅橡膠在經(jīng)過氙燈老化試驗后拉伸強度基本沒有什么變化，但硅橡膠的斷裂伸長率變化相當(dāng)?shù)拿黠@。綜合試驗數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，通過用氙燈老化潮濕的處理方式，雖然可以檢測和判定出硅橡膠的耐老化性能的優(yōu)劣，但是很難判定到各組硅橡膠中增塑劑的配比信息。

2 UV熒光紫外老化干燥暴露實驗

2.1 實驗過程

2.1.1 樣品的配置

為了進一步的驗證增塑劑對室溫硫化硅橡膠耐老化性能的影響，試驗中選用兩類原料樣為增塑劑原料。其中第一類增塑劑原料為100%硅油，第二類增塑劑原料為摻雜了8%白油的硅油，將上述兩類增塑劑原料分別制備成硅橡膠試樣。

2.1.2 試件制備與實驗

選取兩張表面干凈鋁條基材，要求基材長75 mm，寬25 mm，高25 mm;然后把研制好的硅橡膠膠液填充到基材中間，最后將樣品放置在恒溫恒濕的實驗室中30d。將經(jīng)過一個月培養(yǎng)后的試件分別進行壓縮與非壓縮處理，然后放入到UV熒光紫外老化試驗機內(nèi)進行干燥暴露實驗，最后對該試驗樣品進行各項性能制備檢測。

2.2 結(jié)果與分析

2.2.1 外表變化

在經(jīng)過UV熒光紫外老化試驗后，通過對試驗樣品的外觀觀察發(fā)現(xiàn)上述的兩類試樣中，第一類以100%硅油為增塑劑的硅橡膠沒發(fā)現(xiàn)什么明顯的變化，但是以摻雜8%白油的硅油作為增塑劑的硅橡膠已經(jīng)出現(xiàn)明顯的硬化問題。

2.2.2 粘結(jié)性能

在檢測各類樣品的粘結(jié)性能之前，首先需要對各組試樣進行非壓縮處理，然后才能進行粘結(jié)性能測試與分析。試驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，以100%硅油為增塑劑的第一類樣品在粘結(jié)性能上非壓縮前后沒有發(fā)生明顯變化，但是以摻雜8%白油的硅油作為增塑劑的第二類樣品在非壓縮后各項性能均出現(xiàn)明顯的變化。試驗表明，非壓縮后的第二類硅橡膠在斷裂伸長率方面下降了三分之一左右，同時硅橡膠的拉伸模量也下降了十分之一左右。試驗證明，以100%硅油為增塑劑所研制的室溫硫化硅橡膠粘接的性能表現(xiàn)更優(yōu)異，而且施工環(huán)境對其性能的影響比較小。

2.2.3 污染性測試結(jié)果

將經(jīng)過UV熒光紫外老化試驗處理后的試驗試件放入恒溫恒濕培養(yǎng)室內(nèi)放置24 h，然后對其進行污染程度的檢測。在檢測前把染料等污染物涂抹在基材表面上，參照染料指示方法進行污染程度的檢測。在檢測各類樣品的污染程度之前，首先對各組試樣進行非壓縮和壓縮處理。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在不同處理方式情況下，檢查出來的結(jié)果也不盡相同;其中壓縮后第一類硅橡膠污染程度比第二類要高，但是在非壓縮條件下第一類硅橡膠的污染程度又比第二類要低?？梢栽斐蛇@一檢測結(jié)果差異的原因在于壓縮處理過程疑把增塑劑白油全部排出，并且在不斷試驗的過程中全部揮發(fā)完了。

3 結(jié)語

通過上述試驗可以發(fā)現(xiàn)，硅酮密封膠研制過程中增塑劑品種的選擇，會對密封膠的耐老化性能產(chǎn)生關(guān)鍵性的影響。為了增加硅橡膠的彈性、韌性，在硅橡膠配方體系中會加入一定量的增塑劑進行研制，如果107膠與增塑劑原料搭配得不是很科學(xué)、適當(dāng)，勢必會削弱到硅橡膠的耐老化性，降低硅橡膠粘接耐久性和使用壽命。但是，除了107膠與增塑劑原料搭配因素外，硅橡膠的生產(chǎn)、貯存以及施工和養(yǎng)護等各環(huán)節(jié)，都可能影響到硅橡膠的老化性能和使用壽命。一個人的知識和能力始終是有不足的，希望更多更專業(yè)的硅橡膠研究員、工程師等相關(guān)專業(yè)人士不斷完善解決對策，為室溫硫化硅橡膠具有更優(yōu)異的老化性能做出質(zhì)量保障。

參考文獻：

[1]王韻然，羅廷綱，夏志偉，等.硅橡膠老化性能的研究進展[J]有機硅材料，2011，25（01）：58-61.

[2]陳炳耀，全文高，彭小琴，等.白礦油對中性硅酮密封膠性能影響的研究[J]化學(xué)與黏合，2015，37（06）：423-425+454.

[3]王騰，田雨，楊璠，等.高溫硫化硅橡膠改性及老化研究進展[J].化工進展，2016，35（S2）：209-213.

[4]劉云鵬，石倩，梁英.干燥環(huán)境下紫外輻射對硅橡膠老化性能的影響[J].高壓電器，2015，51（04）：129-132+138.