硅灰石晶须增强高温硫化硅橡胶发泡工艺wollastonite

 

    摘要：采用硅灰石晶须增强硅橡胶，研究了用化学发泡的方法制备发泡硅橡胶时，影响发泡硅橡胶的孔隙率及孔径大小的因素结果表明，在120℃页发泡时，预发泡时间在3- 6nin内、二次发泡温度在180℃发泡剂H和助发泡剂明矾的用量均为硅橡胶用量的3硅灰石晶须的用量控制在硅橡胶用量的2倍内时发泡效果较好．加大发泡压力有利于减小泡孔孔径，但压力过高会降低发泡硅橡胶的孔隙率。

    硅橡胶具有独特的物理、化学性能，如耐高低温、耐老化、介电性能佳等。硅橡胶发泡制品则同时还具有质轻、隔热隔音、抗冲击等优良性能，可以用作耐热，隔热等的高性能材料硅橡胶通常采用化学方法发泡化学发泡关键是使橡胶的硫化速度与发泡速度相匹配，从而制得孔隙率高，孔径细小均匀的发泡制品。研究发现在硫化体系中加入一种低温度的引发剂，使硅橡胶在较低的温度下部分硫化并预发泡，然后再在高温充分硫化、发泡，也即采用预发泡工艺，可以较好地控制硫化与发泡过程硅及其复合材料研究。

    硅灰石粉为无机针状和纤维状晶须，有及高的介电性和高耐热性，对硅橡胶有一定的增强作用！本文用硅灰石晶须增强硅橡胶，用化学发泡方法，采用预发泡工艺制备发泡硅橡胶，研究影响发泡硅橡胶的孔隙率和孔径大小的因素。

    甲基乙烯基硅橡胶：乙烯基含量0.13～0.2，相对分子质量为7 X7 <lo5;羟基硅油：25 ℃下，粘度约10Pa。s乙烯基硅油：25℃下，粘度约15Pa。s乙烯基含量127；硅灰石：直径3 5~lOLm长径比7-15引发剂(1)：25基-z 5一二叔丁基过氧化己烷（谷称“双二五”）；引发剂(2)：过氧化苯甲酰(BPO)；发泡剂：N，Ⅳ一二亚硝基五次甲基四胺（简称“发泡剂H”）；助发泡剂：明矾以上均为市售产品。

    将发泡剂H.明矾、BPO,“双二五”与少量硅橡胶（约占总用量的10）混炼均匀，制成母胶。母胶停放1 d后与硅灰石晶须、羟基硅油、乙烯基硅油及剩余的硅橡胶混炼均匀，备甩其中，BPO和“双二五”的用量分别为硅橡胶总量的0.2和5，羟基硅油和乙烯基硅油的用量分别为硅橡胶总量的10和5，发泡烈助发泡剂及硅灰石晶须的用量依配方不同而变化。

在橡胶的硫化温度下，发泡剂气体量与时间的关系对发泡效果有重要影晦本文采周琼等‘纠描述的实验装置，用量体积法测定发泡剂的性质。

首先将硅橡胶胶料在120℃硫化并预发泡一定时间，然后将预发泡胶料（质量mo）用苯在90 ℃抽提10h干燥后称重m1。

    硅橡胶常用发泡剂H在不同温度下的气体量与时间的关系曲线只有当温度高达190。c时，发泡剂H才有较快的速度，当温度低于180。c时，在硅橡胶的硫化时间内(一般为10- 15tnin)发泡剂的气体量很小。因此需要将发泡剂H与助发泡剂并用，以使发泡剂在硫化温度下有合适的速度本文采用与发泡剂H等量的明矾作助发泡剂。

    为了更好地控制发泡与硫化过程，本文用BPO(133℃时的半衰期为1min)作预硫化的引发剂，使胶料先在12℃预硫化并预发泡，然后在高温充分硫化、发泡高温硫化的引发剂为“双二五”，其在179℃的半衰期为1min硫化温度通常为160- 180℃在120℃,发泡剂气体量与时间的在不同温度下，发泡剂H在明矾存在下的反应进行的程度是不一样的。在120℃时，发泡剂的放气量在1min内达到{zd0}值，此后放气量不再增加，反应已经完成，放出约22QnL儋的气体量在120℃经过2min后，再升温至170不一样的时，发泡剂发生进一步的反应，又放出一部分气体，经过1min后，此反应近似完成，{zd0}放气量约150nL／g如果在120℃经9min预后，在180℃再时，反应进行；1min内，{zd0}放气量约250ml／g因此，提高二次发泡温度有利于发泡剂，放气量增多。本文采用的二次发泡温度为180℃时间为10min这一条件也确保了硅橡胶能够硫化

2 2预发泡时间对发泡硅橡胶孔隙率及孔径的影响低温度的引发剂BPO用量为硅橡胶用量的0.2，在120℃ 5MPa下模压硫化硅橡胶时，预发泡时间对硅橡胶固化度的影响见图3硅橡胶经120℃预发泡后，在180℃ 5MPa下二次发泡1min完成全部发泡和硫化反应预发泡时间对{zh1}所得发泡硅橡胶制品的孔隙率及孔径的影响。

    硅橡胶的固化度随预发泡时间的延长而增，在3m证内固化度上升较快，发泡硅橡胶的孔隙率也有较大提高1-3min后孔隙率缓慢，与硅橡胶在120℃预发泡时固化度的变化趋势一致预发泡结束，模具卸压时，若预发泡硅橡胶的固化度较小，形成的橡胶网络强度不够，部分气体逸出；固化度越大，逸出的气体越少，用于使硅橡胶发泡的气体量越多，孔隙率越大但固化度过大（例如达到90）也会造成二次发泡困难，使孔隙率降低由图4还可以看出，随预发泡时间延长，泡孔孔径，当预发泡时间在3-6min内时，发泡硅橡胶的孔隙率和孔径比较稳定，且预发泡工艺也容易控制在以下的讨论中，预发泡工艺均为120℃ 5MPa下预发。

    发泡剂用量对发泡硅橡胶的孔隙率及孔径的影响见图5发泡剂用量，发泡剂放出的气体量增多，硅橡胶的孔隙率，但发泡剂用量超过硅橡胶量的7后，过多的发泡剂对提高孔隙率的作用不大，而且发泡剂放出的大量热量易使胶料烧焦，大量气体还会使胶料从模具中喷出。

2 4硅灰石晶须的用量对发泡硅橡胶孔隙率及孔 径的影响硅灰石晶须用量不同时，发泡硅椽胶的孔隙率及孔径数据见表2硅灰石晶须的用量在硅橡胶用量的0.5-2倍时，随硅灰石用量增多，发泡硅橡胶的孔隙率变化不大，泡孔直径下降当硅灰石用量达到硅橡胶用量的3倍时，过多的硅灰石晶须使胶料塑性降低，发泡变得困难，孔隙率因此降低，而孔径则较大因此，要得到好的发泡制品，硅灰石晶须的用量应控制在硅橡胶用量的2倍以内。此外，由于硅橡胶本身的强度很低，纯硅橡胶的发泡制品几乎无实用价值，而且由于硅橡胶网络的强度不够，制品容易收缩，适量硅灰石的加入有助于增强硅橡胶网络，同时使制品尺寸稳定。