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加成型硅橡膠與縮合型硅橡膠的性能差異分析

來源:廣州市白云化工實業有限公司  作者:byonline  日期:2020-12-23
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    硅橡膠按商品形態,可分為混煉硅橡膠和液體硅橡膠。其中液體硅橡膠是由中等聚合度的線性聚有機硅氧烷為基礎聚合物配合填料、各種助劑配制的具有自流平性或觸變性的膠料,經硫化后形成彈性體。液體硅橡膠根據其交聯硫化機理,又可分為縮合型硅橡膠和加成型硅橡膠兩大類型。

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  硅橡膠按商品形態,可分為混煉橡膠液體硅橡膠。其中液體硅橡膠是由中等聚合度的線性聚有機硅氧烷為基礎聚合物配合填料、各種助劑配制的具有自流平性或觸變性膠料,經硫化后形成彈性體。液體硅橡膠根據其交聯硫化機理,又可分為縮合型硅橡膠和加成型硅橡膠兩大類型。

圖1 縮合型和加成型硅橡膠固化反應機理

  如圖1所示,兩類液體硅橡膠的固化機理完全不同。縮合型硅橡膠是利用濕氣固化反應機理,即107膠的羥基與硅烷交聯劑(詞條“交聯劑”由行業大百科提供)在有機錫/有機鈦催化劑和濕氣的條件下進行縮合反應實現交聯固化;加成型硅橡膠是利用硅氫加成反應機理,即含乙烯基的聚硅氧烷與含Si-H的聚硅氧烷在鉑催化劑的作用,經加熱(也可以室溫)進行加成反應,實現交聯固化。

圖2縮合型和加成型硅橡膠性能差異

  由于固化機理的不同,縮合型硅橡膠和加成型硅橡膠在產品包裝形式、使用方式和性能上存在許多差異(圖2),如固化速度、本體強度粘接性等,但各有優勢。

  1、包裝形式

  縮合型硅橡膠既可采用單組分包裝形式,也可以采用雙組分包裝形式。加成型硅橡膠由于是溫敏性產品,需要將催化劑和交聯劑分開,通常采用雙組分包裝形式,避免儲存過程中發生反應。當然,目前市場上也存在單組分加成型硅橡膠產品,主要分為兩種:一種是低溫存儲型,即需要在冷凍/冷藏的條件下進行儲存和運輸,使用較為不便;另一種是室溫存儲型,該產品使用特殊結構的催化劑和抑制劑,在常溫下不具備反應活性,高溫下催化劑活性被釋放進而實現交聯固化,但成本較高,固化溫度也比較高。

  2、固化速度

  由于固化機理的差異,縮合型和加成型硅橡膠固化速度存在較大的差異。縮合型硅橡膠(主要指單組分)是借助空氣中的濕氣從表面開始反應,由表及里逐步硫化,深層固化較慢,通常需要24h甚至一周才能完全硫化。加成型硅橡膠既可以在室溫條件下也可以在高溫下進行硫化。在室溫條件下膠料內外部硫化較為一致,沒有明顯的先后之分。在高溫條件下,固化速度隨溫度具有非常寬的可調節性,烘烤條件下膠料可以在5min甚至1min之內實現快速硫化。需要注意的是,加熱條件下,加成型硅橡膠的固化速度與施膠厚度、基材(詞條“基材”由行業大百科提供)傳熱性、烘烤設備鼓風效果具有一定的關系,具體應用情況具體分析。

  3、本體強度

  無論是縮合型還是加成型硅橡膠,均可以通過補強填料如納米碳酸鈣、氣相法白炭黑進行力學性能提升,其中氣相法白炭黑(詞條“炭黑”由行業大百科提供)的補強效果最為明顯。由于體系的差異,縮合型硅橡膠通常采用納米碳酸鈣為主要補強填料,氣相法白炭黑的添加量有限,因此拉伸強度較低,一般不超過3MPa,而加成型硅橡膠一般以氣相法白炭黑為補強填料,其添加量可以通過六甲基二硅氮烷等改性劑的處理提升到30%以上,拉伸強度可以達到10MPa以上,遠遠超過縮合型硅橡膠。

  4、粘接性

  縮合型硅橡膠通過加入硅烷偶聯劑,可以實現對多種材料的粘接,因此目前在建筑、家電、照明、軌道交通、光伏等領域的粘接固定(詞條“固定”由行業大百科提供)密封膠絕大部分采用縮合型硅橡膠,正是基于其良好的粘接性和粘接廣泛性。然而,加成型硅橡膠的粘接性卻遠不如縮合型硅橡膠,這與其分子鏈極性低,分子鏈中不含可與偶聯劑反應的極性基團有關。加成型硅橡膠一般通過以下三種方式來提升粘接性:(1)使用底涂劑對基材進行表面處理;(2)添加特殊結構的增粘劑,而且通常需要高溫烘烤才能實現良好的粘接。

  此外,加成型和縮合型硅橡膠在反應副產物、催化劑中毒方面存在差異。縮合型硅橡膠固化過程中通常會釋放乙酸、醇類或酮肟類等小分子,具有一定的氣味,而加成型硅橡膠無反應副產品,氣味較低。由于加成型硅橡膠的鉑金催化劑易中毒失活,因此不能接觸含N、P、S等元素的有機物和含有Sn、Pb、Hg、Bi、As等重金屬的離子化學物,縮合型硅橡膠就不存在這個限制。

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