硫化剂DCBP对硅橡胶发泡材料性能的影响
资讯类型:助剂信息 加入时间:2015年11月17日14:35
                    硫化剂DCBP对硅橡胶发泡材料性能的影响
                              张学双
                  (大禹节水(天津)有限公司,天津301712)
    摘要:研究了加入不同量硫化剂DCBP 对硅橡胶发泡材料各项力学及物理性能的影响。结果表明:随着DCBP 加入量的不断提高硅橡胶发泡材料的拉伸强度、密度、压缩永久变形升高;发泡倍率降低;断裂伸长率先升高后下降且随着硫化剂用量增加泡孔减小。
    关键词:硅橡胶;发泡材料;硫化剂;DCBP
    中图分类号:TQ 330 文献标识码: A 文章编号: 1004-0935(2014)12-1486-04
    硅橡胶是一种具有稳定硅氧化学结构的兼具无机和有机性质的独特高分子材料[1-2],具有耐高低温、电气绝缘性及生理惰性等特点,硅橡胶泡沫材是硅橡胶经过发泡后制备的多孔性高分子弹性体材料[3],具有硅橡胶原有的特性外还具有质轻、隔音隔热、减震、载荷吸收系数大、密封等特性。其作为一种性能优异、绿色环保的材料,已被越来越多的人所关注[4]。本文主要研究了硫化剂DCBP 用量对硅橡胶发泡材料性能的影响。
    1· 实验部分
    1.1 实验原料
    硅橡胶:101 型,东爵有机硅(南京)有限公司;沉淀白炭黑:J-77,巨丰化工有限公司;发泡剂:H 型,辛集市聚鑫实业有限公司;DCBP(双二四),江苏强盛功能化学股份有限公司;尿素:分析纯;DCP,市售。
    1.2 实验仪器与设备
    开放式炼胶机:XK-160,青岛亚华机械有限公司;电热鼓风恒温干燥箱,苏州德瑞普烘箱制造有限公司;橡胶电子拉伸试验机:深圳瑞格尔仪器检测有限公司; 硬度计:SLX,扬州市赛思检测设备有限公司;扫描电子显微镜(SEM),日本。
    1.3 试样制备
    按照配方依次称量好各原料后,将开炼机辊距调到合适的位置,把硅橡胶包辊,然后将称量好的白炭黑、分子筛依次加入,混炼一段时间下片,将其放入170 ℃的电热鼓风恒温干燥箱,热处理90min 后,反炼并依次加入发泡剂、发泡助剂、硫化剂,混炼均匀,然后将混炼均匀胶片采用自制装置固定好后,放入150 ℃电热鼓风恒温干燥箱中发泡一定时间,取出胶片再将其放入180 ℃电热鼓风恒温干燥箱中硫化90 min,既得硅橡胶发泡材料。
    1.4 基本配方
    硅橡胶,100;白炭黑,50;发泡剂H,3;尿素,0.25;DCBP,1~3;DCP,0.6。
    1.5 测试方法
    (1)拉伸强度、断裂伸长率:按GB/ T10654-2001 测试;
     
    (2) 邵尔A 硬度:按GB/T531-1992 测试;
    (3) 表观密度:采用间接方法测试,由下式计算密度:
    密度=试样质量/试样体积
    (4) 压缩永久变形的测定:采用自制装置测定,按下式计算弹性复原率:
    
    (5)微观形貌分析:将所得样品用刀片切割,对其断面进行处理后,用扫描电子显微镜观察断面形态。
    2· 结果与讨论
    2.1 DCBP 用量对硅橡胶发泡材料拉伸性能的影响
    
    如图1 所示,随着硫化剂用量的增加,硅橡胶发泡材料的拉伸强度随之增大。原因,一方面是随着硫化剂增加交联密度增大,使得拉伸强度上升;另一方面是随着交联剂用量增加,发泡时交联程度上升,阻碍了气泡的增长使得泡孔变小变少,材料密实部分增加,故材料拉伸强度上升。但加入过多硫化剂时,会使材料泡孔减少,孔壁增厚。
     
    如图2 所示,随着交联剂用量增加硅橡胶发泡材料的断裂伸长率先增加后下降,可能原因是:硫化剂加入量1 g 时硫化不完全,制品表面发粘,内部虽然交联一部分但表皮却没交联,拉伸时制品表面容易先开裂,进而导致制品容易断裂;随着硫化剂增加硫化效果改善,且随着硫化剂加入量增加气泡扩张受到阻力增大,泡孔均匀性变好,基本为闭孔, 拉伸时气泡沿拉伸方向具有一定延伸性,有利于断裂伸长率增长。故断裂伸长率上升。但硫化剂加入过多时,交联密度过大,反而会使断裂伸长率降低。
    2.2 DCBP 用量对硅橡胶发泡材料密度的影响
    
    如图3 随着硫化剂用量的增加,硅橡胶发泡材料的密度随之增加,这是因为硫化剂增加后,对发泡起了阻碍作用,使得密度增加。
    2.3 DCBP 用量对硅橡胶发泡材料压缩永久变形的影响
    
    如图4 所示随着硫化剂用量的增加弹性回复率随DCBP 用量增加而增加,也就是说试样压缩永久变形减小; 这可能是由于DCBP 用量增加,试样交联密度增加,试样交联密度越大,压缩时分子链永久位移越小, 回复率越高。另外随着DCBP 加入量增加,泡孔数量减少,孔壁变厚,压缩时不易破坏,故回弹性好。
    2.4 DCBP 用量对硅橡胶发泡材料发泡倍率的影响
    如图5 所示随着硫化剂用量的增加,硅橡胶发泡材料的发泡倍率减少,这是因为硫化剂增加阻碍了气泡扩张,进而影响了发泡倍率,使其降低。
    
    2.5 DCBP 用量对硅橡胶发泡材料泡孔结构及分布的影响
    如图6 所示随着硫化剂用量增加泡孔减小,因为DCBP 焦烧时间较短,硫化速度较快,要提高交联密度,不能靠延长硫化时间来达到,而只能靠增加交联剂用量来实现。
                              
    
    所以随着DCBP 增加,使得短时间内交联程度达到一个更高值,这样会使得发泡剂扩散所受阻力增加,泡孔随之减少。
    3· 结论
    (1)随着DCBP 用量的增加发泡材料的拉伸强度、密度、弹性回复率升高;发泡倍率降低;断裂伸长率先升高后下降。
    (2)当DCBP 加入量为1 g 时,制品表面发粘,硫化不完全,随着DCBP 加入量增加硫化效果变好,当用量在2 g 左右时弹性回复率适宜,泡孔也较均匀,所以选用2 g 左右为佳。
    (3)随着硫化剂用量增加泡孔减小,这是由于DCBP 焦烧时间较短,硫化速度较快造成。
参考文献:
[1]白衫,周洁.硅橡胶的性能、加工及其应用[J]. 橡胶参考资料,2004,34(1):21-24.
[2]石耀刚,雷卫华,张长生,许治国,罗世凯. 热硫化硅橡胶泡沫材料的制备技术[J]. 有机硅材料,2008, 22(6):373-376.
[3]孙彩亮,魏刚. 国内硅橡胶泡沫材料的研究进展[J]. 弹性体,2009,19(5): 55-58.
[4]曹学良,张秀斌. 3A 分子筛填充硅橡胶发泡材料性能研究[J]. 沈阳化工大学学报,2012, 26(2):144-148.
文章来自:中国橡胶助剂网
文章作者:信息修正部
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