改性硅烷偶联剂对硅橡胶性能的影响

   2020-07-11 门窗幕墙sxxjymy80
核心提示:发表于: 2020年07月11日 05时01分44秒

脱醇型室温硫化液体硅橡胶(RTV硅橡胶)的显著特点为无臭,无毒,对金属基材无腐蚀。是目前硅酮结构胶主要采用的类型,硅酮结构胶是一种中性固化、专为建筑幕墙中的结构粘结装配而设计的[1]。可在很宽的气温条件下轻易地挤出(词条“挤出”由行业大百科提供)使用,依靠空气中的水分固化成优异、耐用的高模量、高弹性的硅酮橡胶。

多官能性烷基硅氧烷及硅氧烷是配制脱醇型RTV硅橡胶的交联剂,双组份RTV硅橡胶多使用原硅酸乙酯,原硅酸丙脂和聚硅酸乙酯等,单组份RTV硅橡胶则多使用甲基三甲氧基硅烷,有时候也采用甲基三乙氧基硅烷,乙烯基三甲氧基硅烷并用体系。在常用的五大类液体硅橡胶水解活性对比中,丙酮型>酰胺型>乙酸型>酮肟型>醇型,[2]脱醇型硅橡胶水解活性偏低,需要配合催化剂(词条“催化剂”由行业大百科提供)促进基础聚合物与交联剂的缩合交联反应,常用的催化剂主要有有机锡类催化剂和钛酸酯及其配合物类催化剂,在配方设计中虽然催化剂投量很少,但是催化剂具有的生物毒性不容忽视,例如常用的二月桂酸二丁基锡的小鼠口服半致死量(LD50)为175-1600mg/kg 。

为寻求在降低催化剂投量的基础上保持硅橡胶性能的方法,本文采用改性(词条“改性”由行业大百科提供)的的硅烷偶联剂(TH-550),改性RTV硅橡胶,对比采用KH-550作为偶联剂的的硅橡胶的力学性能和粘接(词条“粘接”由行业大百科提供)性能。

1 实验部分

1.1 主要原料及设备

α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷(107胶),新蓝天化工;γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550),新蓝天化工;TH-550,自制;交联剂;有机锡催化剂,硅橡胶A组分,集泰化工。

1.2 制备工艺

将一定量的107胶与交联剂,偶联剂,催化剂依次混合,搅拌均匀后灌装得结构胶B组分,在使用时按一定比例混合结构胶A组分和结构胶B组分即可。

1.3 性能测试

1)拉断时间:

混合结构胶A,B两组份,从混合开始计时,注入烧杯中,插入木棒,间隔一定时间拉起木棒,当拉起木棒胶在内部断裂(词条“断裂”由行业大百科提供)时,即为拉断时间,如图1所示:

2)物理力学性能

哑铃测试:将胶样注入模具中,压平,在25℃,55%RH的环境中固化7d。取出胶片,裁成标准的哑铃型。按GB/T 528采用电子万能试验机测试拉伸强度。

力学性能:标准条件,浸水7d,90℃烘烤1h,水紫外光照300h的力学性能测试,均按GB/T 13477方法测试。

2 结果与讨论

2.1 偶联剂对拉断时间和催化剂投量的影响

在其他组分不变的情况下,改变两种偶联剂,对拉断时间的影响如表1所示:

从表1 可以看出,在其他条件不变的情况下,相比于KH-550,采用TH-550做联剂的配方大大缩短了硅橡胶的拉断时间,而且随着偶联剂投量的加大,拉断时间迅速缩短,拉断时间从一方面反映了硅橡胶的固化速度。TH-550加入后显著缩短硅橡胶拉断时间的主要原因是加入TH-550与配方中的其他偶联剂更容易产“协同效应”,增加固化速度。

固定偶联剂投量,改变催化剂投量对结构胶拉断时间的影响如表2所示:

从表2 可以看出,在偶联剂投量一定的情况下,相同的催化剂投量对以TH-550为偶联剂的硅橡胶的拉断时间影响更明显,以表中数据为例,在达到40分钟左右的拉断时间上,TH-550做偶联剂的配方仅需要0.04g催化剂,而以KH-550做偶联剂的配方需要0.4g催化剂。这主要是由于TH-550在体系具有更高的活性,更容易与107基胶的末端羟基发生作用。

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