硅胶管抗撕裂性能配方的优化
硅胶管抗撕裂性能配方的优化
硅胶管的基材是以Si—O键为主链的高相对分子质量的聚硅氧烷，具有优
异的耐高低温性能(-65～250℃)、电绝缘性能、耐臭氧、耐高电压及耐天候等性能，同时对油类等介质表现出优异的化学惰性，因此在航空航天、电子化学、轻工、化工、交通运输、医疗卫生等方面均得到广泛应用。但由于硅原子上连有甲基，其分子柔性大，分子链间相互作用力弱，因而硅橡胶硫化后拉伸强度和撕裂强度较差。市面上大量的硅胶管产品，由于硫化过程不能形成很好的三维交织网络，导致硫化后产品的抗撕裂性能差，在热启模过程中产品容易被撕裂，在使用条件较苛刻的环境下，产品也很容易被挤压撕裂，影响产品的使用性能。
本工作采用过氧化物硫化体系，采用正交试验法考察硫化剂、补强填充剂
以及结构控制剂等对硅橡胶抗撕裂性能有明显作用的助剂，以及其对硅橡胶抗撕裂性能的影响，通过对结果的分析和比较，确定出最优化的硅胶管抗撕裂配方。
1实验
1．1主要原材料
2，4一二氯苯酰过氧化物硅橡胶，牌号110—2，四川晨光化工研究院产
品；气相法白炭黑，牌号HL—300，苏州威特化工有限公司产品：过氧化二异丙苯(DCP)，上海高桥石化产品；羟基硅油，四川晨光化工研究院产品；其它原材料均为常用市售产品。
1．2基本配方
2，4—二氯苯酰过氧化物硅橡胶，100；过氧化硫DCP，变量；白炭黑，
变量；羟基硅油，变量；二苯基硅二醇，变量。
1．3主要仪器和设备
X(K)--160型开炼机，QLB平板硫化机，上海第一橡胶机械厂产品；
AI--8000S电子拉力机，台湾高铁科技股份有限公司产品；QP—16型橡胶，塑料冲片机，上海化工机械四厂产品；MM4130C无转子硫化仪，北京瑞达宇辰仪器有限公司产品。
1．4试样制备
用X(K)—160开炼机进行混炼，辊温40-～50℃。
破胶一将辊距调至2mm，生胶包辊后，先加入白炭黑——缓慢加入结构控
制剂——加硫化剂DCP——下片(5mm)。
停放8h后，按MM4130C无转子硫化仪所测的时间，采用QLB平板硫化机
在170℃进行试样一段硫化，二段硫化分别在50℃、100℃、150℃下硫化0．5h后，再在200℃下硫化2h。
1．5性能测试
所有性能测试按相应国家标准进行。
1．6正交试验设计
影响硅胶管硅橡胶硫化胶撕裂性能的配方工艺条件有羟基硅油CA)、二苯
基硅二醇(B)、过氧化硫DCP(C)、白炭黑肌一300(D)，其因数水平如表l所示。
2结果与讨论
2．1正交试验结果
根据表2设计，共安排了16次试验，考察了A、B、C、D4个因数对硫化
胶物理性能的影响，选择L16(44)正交试验表来安排试验，结果如表2所示。
从表2可以看出，随着配方工艺条件参数的改变，硫化胶的撕裂强度发生
了很大变化，为得到综合性能优异且抗撕裂性能突出的胶料，必须优化硅胶料配方。
2．2工艺条件的确定
撕裂强度是表征硅胶管能够抵抗拉撕裂的极限能力，是评价硫化胶质量最
重要的依据之一，因此该试验选取拉硫化胶的撕裂强度为考察指标进行正交试验分析，以确定出硅橡胶抗撕裂配方的最佳配比。正交试验结果以及分析计算如表2和表3所示。
从表3可以看出，因数D的影响都是极显著，而因数A、B、C的影响也达
到了显著水平，这是因为在硅橡胶配方中，要加入结构控制剂，防止硅橡胶料的“结构化”，所谓“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。硅橡胶在炼胶时，结构控制剂可以使白炭黑与硅橡胶之间易于相互浸润，加速分散。通过结构控制剂的活性基团与白炭黑表面的羟基作用，使白炭黑表面“屏蔽’’，从而减弱胶料的“结构化”，可以使白炭黑在硅橡胶的硫化后的三维网络中形成可以相对滑动的结点，在主链受外力时可以相对滑
动，并具有在一定程度断裂化学键重新生成的能力，起到延缓破坏的作用，从而可以提高硫化胶的抗撕裂性能。当结构控制剂加入过量后，会减少白炭黑凝胶量与白炭黑的结合力，导致硫化硅橡胶的化学稳定性和耐热性差，尤其在热环境下，硅橡胶的抗撕裂性能会比较差，因此可以选用适量的羟基硅油和二苯基硅二醇并用为结构控制剂；过氧化物硫化DCP，可以使硅橡胶硫化后的交织网络中形成的短而且稳定的交联键，化学稳定性好，在分子网络承受外力作用下，产生断裂会需要吸收较高的能量，从而起到耗损外力，抗击外力的作用。但交联键运动性差，在外力作用下，相对滑动困难，因此网络中形成过多的交联键会影响的抗撕裂性能。白炭黑作为补强材料，可将大分子链吸附在其表面，形成海一岛结构，使分子链更好的结合起来，可以分散外应力，并使更多的大分子均匀的分散外负荷，避免某个分子的断裂而形成的应力集中，可明显提高胶料的定伸应力、撕裂强度和抗破坏能力，但过多的炭黑会造成硅橡胶的吃料困难，混炼不均，而造成应力集中，而过多的白炭黑也会影响硅橡胶的弹性，同样会降低其抗撕裂的性能。因此对于A、B、C和D因数有选最好的水平，通过对比表5中TI、T2和T3的大小得出硫化胶拉伸强度最佳水平组合为A3BlC2D2。
2．3优化工艺条件的验证
为验证正交试验分析得出的优化条件的可信度，在优化条件下，进行了3
次试验，得到的硫化胶物理性能如表4所示。
3结论
在本实验的范围内确定了硅胶管硅橡胶配方条件为：2，4一二氯苯酰过
氧化物硅橡胶llO-2，100：过氧化硫DCP，O．6；白炭黑HL-300，25；羟基硅油，4；二苯基硅二醇，0.6。在此工艺条件下得到的硫化胶的综合物理性能尤其是抗撕裂性能较好。