107膠的黏度對酸性硅酮膠的性能影響

潘 聰，陳炳耀，彭小琴，全文高，李志林

（1.廣東三和化工科技有限公司，廣東 中山528429；2.廣東三和控股有限公司，廣東 中山528325）

前 言

從20世紀(jì)90年代中期開始,縮合型單組份硅酮膠開始在中國的建筑和電子電器等行業(yè)被大量使用[1],縮合型單組分室溫硫化硅橡膠一般具有良好的粘接性能，因此經(jīng)常被用于粘接、密封、灌封、澆注成型等,在機(jī)械電子等行業(yè)有大量應(yīng)用[2]。通過空氣的水分，單組分縮合型室溫硫化硅橡膠發(fā)生硫化化學(xué)反應(yīng)。在硫化過程中釋放出的副產(chǎn)物，根據(jù)官能團(tuán)分類，可將其劃分為脫酸、脫醇、脫酮肟、脫丙酮等硅酮膠[3]。107膠，它的化學(xué)名稱是羥基封端聚二甲基有機(jī)硅氧烷，在室溫的條件下不需要加熱就可以讓硅橡膠交聯(lián)硫化反應(yīng)，這是107膠的最為優(yōu)異的特點(diǎn)，方便使用。因此，107膠的問世就成為有機(jī)硅產(chǎn)品系列中至關(guān)重要的一部分[4]單組分硅酮膠在絕對干燥密閉條件下不發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)有一定的流體性能，但暴露于空氣時單組分硅酮膠需要借助空氣中的水分固化[5]。107膠是硅酮膠的主體，是硅酮膠整體重量的60～90%，影響硅酮膠的力學(xué)性能。耐寒性、耐熱性是硅酮膠的優(yōu)點(diǎn)，因為低黏度的107膠的羥基含量高，所以用低黏度107膠制造出的硅酮膠黏度低和流動性較好，這種硅酮膠的交聯(lián)密度較高，其固化后，硬度和拉伸強(qiáng)度高。但如果使用高黏度的107膠制的硅酮膠，其力學(xué)性能表現(xiàn)較好。因此無論是從施工工藝考慮，還是從硅酮膠綜合力學(xué)性能考慮，對比所使用107膠黏度以及固化后綜合力學(xué)性能，基礎(chǔ)膠107膠的黏度都會有一個最適合的值[6]。

1 實驗

1.1 主要實驗原料及設(shè)備

10000mPa·s和80000mPa·s羥基封端聚二甲基硅氧烷、白油、氣相法二氧化硅、D-18醋酸型交聯(lián)劑、二丁基二月桂酸錫、偶聯(lián)劑550、偶聯(lián)劑560。

主要實驗設(shè)備：NYXJ-30雙行星攪拌機(jī)，LX-A邵氏硬度計，YHG-9055A鼓風(fēng)干燥箱，拉力試驗機(jī)等。

1.2 表干時間的檢測

參照GB/T13477.5-2017中的《建筑密材料試驗方法第5部分:表干時間的測定》方法，將樣品擠出在試驗板，立即計時，通過手指端部觸碰樣品上的不同部位，記錄樣品不粘手指端部的時間。

拉斷伸長率、100%定伸、模量、拉伸強(qiáng)度：參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T528－2009中的《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》測試內(nèi)容，將標(biāo)準(zhǔn)試樣片放在拉力試驗機(jī)進(jìn)行拉伸測試[7]。

邵爾A硬度：按照GB/T531.1-2008中的《硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法：邵氏硬度計法》測試方法，先將試樣擠在特定的方格，然后在恒溫恒濕的條件下養(yǎng)護(hù)7d，最后在密封膠試樣的3個不同位置，使用邵氏A硬度計測出多組數(shù)據(jù)，計算試樣的硬度平均值[8]。

1.3 酸型硅酮膠的制備

將5種比例混合107膠（質(zhì)量比為0∶100、25∶75、50∶50、75∶25、100∶0）加入雙行星攪拌機(jī)中，在真空條件下高速攪拌，使物料攪拌均勻；攪拌5min后，添加交聯(lián)劑繼續(xù)在真空環(huán)境高速攪拌；加完交聯(lián)劑的15min后，氣相法二氧化硅逐步加入，調(diào)高轉(zhuǎn)速，使體系中的氣相法二氧化硅攪拌均勻。最后催化劑二丁基二月桂酸錫加入體系中，在真空條件下攪拌25min，即可裝膠[9]。

2 結(jié)果與討論

2.1 混合的107膠對酸性硅酮膠表干時間影響

表干時間是研究硅酮膠性能的重要指標(biāo)之一，在本試驗中，混合不同黏度的107膠制成樣品，檢測各個密封膠表干時間數(shù)據(jù)，其中圖1為混合不同比例107膠所制的酸型硅酮膠表干時間測試對比。

圖1 混合的107膠對酸性硅酮膠硬度性能影響Fig.1 The effect of mixed 107 glue on the hardness performance of acid silicone glue

表1 混合的107膠對硅酮膠表干時間的影響Table 1 The effect of mixed 107 glue on the surface drying time of silicone glue

從表干時間考察了混合兩種黏度107硅橡膠所制得硅橡膠對硅酮膠膠黏劑的工藝性能的影響。其它組分不變時，體系的黏度取決與107膠的黏度，體系的黏度會隨著高黏度107膠使用比例增加而增加，但是體系黏度過高時，硅酮膠膠黏劑的表干時間會明顯縮短。

2.2 混合的107膠對酸性硅酮膠硬度性能的影響

硅橡膠膠黏劑在固化之后力學(xué)性能的重要指標(biāo)之一是硬度。固化后的硬度會顯著影響膠粘劑的實際使用范圍。由于工程建筑的結(jié)構(gòu)和性能的需求，硅酮膠需要硬度值較大；但是提高硅酮膠硬度的同時，又會是動態(tài)疲勞性能下降的主要原因[10]。因此，相關(guān)的應(yīng)用場景需要根據(jù)實際情況來控制硅酮膠的硬度。

如圖1，隨著80000 mPa·s107膠使用比例的提高，制備的硅酮膠的硬度會隨之降低。因為低黏度的107膠的羥基含量較高，固化后的硅酮膠會有著較高的交聯(lián)密度，從而獲得較高硬度的硅酮膠。

2.3 拉伸強(qiáng)度和拉伸延展量

拉伸強(qiáng)度是硅酮膠即將拉斷時的變形臨界值，拉伸延展量是指即將拉斷時的硅酮膠的位移值與原長度的比值，具有較大的伸長率意味著硅橡膠在拉斷時有一定單向伸長，不會立即斷裂，拉伸強(qiáng)度和拉伸延展量的大小表現(xiàn)出膠黏劑在使用時的力學(xué)性能。

表2 拉伸強(qiáng)度和拉伸延展量Table 2 Tensile strength and tensile elongation

當(dāng)10000mPa·s107∶80000mPa·s107質(zhì)量比為75∶25即3∶1時，硅酮膠的強(qiáng)度達(dá)到最大值。80000mPa·s107膠的比例繼續(xù)增加時，硅酮膠的拉伸強(qiáng)度開始下降，這是因為硅橡膠的黏度過高時，硅橡膠的流動性變差，脫泡性能受到影響，最終由于氣泡的存在，影響了硅酮膠的拉伸強(qiáng)度。而隨著繼續(xù)增加80000mPa·s107膠，固化后的硅橡膠膠黏劑的拉伸延展量會提高，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是分子量大的107膠往往具有更高的斷裂伸長率。

3 結(jié)論

（1）以混合107膠所制備的酸性硅酮膠的表干時間和硬度會隨著80000mPa·s107膠的比例增加而減短，純80000mPa·s107膠制得的酸性硅酮膠的表干時間最短，而純10000mPa·s107膠制得的酸性硅酮膠的硬度最好。

（2）當(dāng)10000mPa·s和80000mPa·s的107硅橡膠以質(zhì)量比為3∶1作為基礎(chǔ)膠料時，所制的酸性硅酮膠的機(jī)械強(qiáng)度達(dá)到最大值，力學(xué)性能優(yōu)異。