加成型紡織商標用液體硅橡膠的配方設(shè)計

1、加成型紡織商標用液體硅橡膠的配方設(shè)計         加成型液體硅橡膠是一種無毒、無味具有優(yōu)良生理惰性的新型材料，是近年來發(fā)展較快、檔次較高的有機硅產(chǎn)品。液體硅橡膠(LSR)粘度低(一般在硫化前具有一定流動性)，通過含乙烯基硅油和含硅氫鍵的化合物在鉑催化劑作用下進行硅氫加成反應(yīng)來實現(xiàn)的。由于加成型液硅橡膠在理論上不產(chǎn)生副產(chǎn)物，且具有收縮率低、操作時間容易控制、轉(zhuǎn)化率高、能深層硫化等特點，因而被大批量用于服裝商標制作。服裝商標生產(chǎn)主要以布料為底材，用硅橡膠做漿料，通過厚板印刷紡織品印花圖案，既可印出各種規(guī)格不同的產(chǎn)品

2、，厚度也可以任意選擇，質(zhì)感強烈，圖案表面光澤亮麗，且柔和溫潤，可進行多色及套色印花，印出的圖案絢麗多彩，美不勝收?？偟膩碚f，硅橡膠在布料領(lǐng)域主要為裝飾性應(yīng)用，利用硅橡膠強烈的裝飾效果，在牛仔服、T恤衫等休閑服飾、演出服飾、唐裝及泳衣、潛水服、內(nèi)衣上進行硅橡膠印花，以提高產(chǎn)品的附加值。本實驗以D4(或DMC)、乙烯基雙封頭、乙烯基環(huán)體等為原料，以四甲基氫氧化銨為催化劑合成了高摩爾質(zhì)量的乙烯基硅油；以高含氫硅油、含氫雙封頭、六甲基二硅氧烷、D4等為原料合成低含氫硅油交聯(lián)劑；再以白炭黑、MQ樹脂為填料，以二甲基硅油為稀釋劑制備紡織商標用透明液體硅橡膠。     

3、; 1   實驗部分      1.1   主要原材料      D4或DMC：GE東芝有機硅公司；乙烯基雙封頭、乙烯基環(huán)體：寧波市恒昌新材料有限公司；高含氫硅油：KF-99，信越化學工業(yè)株式會社；六甲基二硅氧烷：浙江新安化工股份有限公司；六甲基二硅氮烷：Degussa公司；氣相白炭黑：N-20，Wacker公司；四甲基氫氧化銨：北京朝福實驗化工廠；含氫雙封頭劑：浙江三門鴻?quán)l(xiāng)有機硅助劑廠；二甲基硅油：KF-96，粘度為0.1Pa·s，信越化學工業(yè)株式會社；鉑金絡(luò)合物

4、：自制；抑制劑：甲基丁炔醇，四川天一科技公司；正硅酸乙脂：Si40，浙江衢州瑞力杰化工有限公司；固化(硬化)劑TM-1310B：自制；偶聯(lián)劑：KH-570，深圳市優(yōu)越昌浩科技有限公司。      1.2   設(shè)備與儀器      強力電動攪拌器：JBD-90型，上海標本模具廠；旋轉(zhuǎn)式粘度汁：NDJ-79型，同濟大學機電廠；轉(zhuǎn)子粘度計：NDJ-1型，上海金科儀器設(shè)備廠；電光分析天平：TG-380B，上海實驗儀器廠；三輥研磨機：SY-150，常州八方機械廠；拉力試驗機：GT-7010-AE，高鐵(東

5、莞)檢測儀器有限公司；沖片機：GT-7016-A，高鐵(東莞)檢測儀器有限公司；硬度計：LX-A，上海橡膠實驗廠；硫化機：XW-20，無錫市錫偉橡塑機械廠；密煉機：5 L，江蘇如皋通達機械有限公司；硫化儀：EKT-2000，臺灣華中科技有限公司；比重計：NB-1型，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司。      1.3   實驗步驟      項目白炭黑用量/份101520253035密度/(g·cm-3)1.0801.0831.0851.0921.1001.120基料粘度/(Pa·s

6、)1804306407609001100硫化性能(130×5min)邵爾A硬度202836444858拉伸強度/MPa5.306.507.267.508.208.90撕裂強度/(kN·m-1)18.4022.3024.3029.6037.6240.27扯斷伸長率/%530580633640660730線收率/%0.20.20.20.20.20.2     1)以Wacker HDKN-20為例，其比表面積為200m2/g；乙烯基硅油用量100份，其混合粘度為20Pa·s，高低粘度分別為5Pa·s、80Pa·

7、;s。      2.2   乙烯基硅油粘度對液體硅橡膠性能的影響      由表2可見，用高低粘度搭配的相同粘度乙烯基硅油做基礎(chǔ)硅油在物理性能方面優(yōu)于單一粘度硅油。同時發(fā)現(xiàn)配制相同粘度硅油做基礎(chǔ)油時，用高分子量硅油比低分子量硅油，其液體硅橡膠的物理力學性能更佳。      表2   乙烯摹硅油粘度對紡織商標用液體硅橡膠力學性能和加工性能的影響 項目乙烯基硅油1#2#3#4#5#基料粘度/(Pa·s)4304284324334

8、25邵爾A硬度3636363636拉伸強度/MPa5.26.56.46.15.7撕裂強度/(kN·m-1)17.322.321.319.618.9扯斷伸長率/%510580538510490線收率/%0.20.20.20.20.2密度/(g·cm-1)1.081.081.081.081.08     1)氣相白炭黑N-20：15份；硫化條件：130×5min；2)用量100份，混合粘度為20Pa·s，高/低粘度：1#-粘度為20Pa·s的單-硅油；2#-5/80(Pa·s)；3#-2/80(Pa

9、·3)；4#-5/40(Pa·s)；56-2/40(Pa·s)。      2.3   稀釋劑二甲基硅油用量對液體硅橡膠性能的影響      由表3可見，隨著二甲基硅油用量的增加，硅橡膠的物理力學性能呈下降趨勢，粘度低，流動性好，加工性能優(yōu)越。添加量以2-4份為佳。      表3   稀釋劑二甲基硅油用量對紡織商標用液體硅橡膠力學性能和加工性能的影響 硅油用量/份粘度/(Pa·s)密度/(g&#

10、183;cm-3)邵爾A硬度拉伸強度/MPa撕裂強度/(kN·m-1)扯斷伸長率/%線收率/%04281.08366.522.35800.123401.08336.219.44300.242701.08305.714.73500.262201.08284.312.62900.2     1)乙烯基硅油用量100份，混合粘度為20Pa·s，高/低粘度為5/80(Pa·s)，氣相白炭黑N-20用量15份，二甲基硅油粘度為0.1Pa·s。      2.4  

11、乙烯基MD樹脂用量對液體硅橡膠性能的影響      由表4可見，在基膠中添加大量的MQ樹脂使液體硅橡膠的粘度、拉伸強度、撕裂強度、扯斷伸長率等力學性能都下降，但硬度卻升高，總體上對硅橡膠補強效果不佳。當MQ樹脂用量為10-20份時，液體硅橡膠的力學性能接近或超出國內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)指標。此結(jié)果與某些文獻介紹MQ樹脂有補強作用相矛盾。      表4   乙烯基MQ樹脂用量對紡織商標用液體硅橡膠力學性能和加工性能的影響 MQ樹脂用量/份粘度/(Pa·s)密度/(g·cm-1)邵

12、爾A硬度拉伸強度/MPa撕裂強度/(kN·m-1)扯斷伸長率/%線收率/%03401.08336.219.44300.252701.08346.017.63400.2101901.08355.415.43130.2151581.08384.414.62900.2201341.08393.912.32300.225981.08403.410.81900.2     1)條件同表3，二甲基硅油用量4份。      2.5   鉑金絡(luò)合物和抑制劑用量對加工性能的影響   

13、   為了研究鉑金催化劑和抑制劑對液體硅橡膠加工性能的影響，筆者參考KE1310ST、SilastkT4、XE15-8678等液體硅橡膠并對其加工性能進行測試。      由表5可見，調(diào)節(jié)ts10。和tC90對液體硅橡膠加工性能和成型周期特別重要。否則會因未完全硫化而造成粘接不夠或因硫化太快影響安全生產(chǎn)操作期，進而直接造成生產(chǎn)效率的降低和原材料的浪費。      表5   鉑金絡(luò)合物和抑制劑用量對紡織商標用液體硅橡膠加工性能的影響 項目KE1310STSilastic T4X

14、E15-8678國內(nèi)樣品AP1310-35w(Pt)/×10-6-25w(抑制劑)/%-0.16ts10/s1914171919ts20/s2319202222tc50/s2927273030tc90/s5755595859ML/(N·m)5.45.35.75.74.1MH/(N·m)13.2114.3615.1715.1713.46     1)在140×5min條件下用硫變儀測試。      根據(jù)筆者多年的測試和實際生產(chǎn)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，紡織商標用液體硅橡膠所需鉑金催化劑和抑制劑

15、的最佳用量分別為2.5×10-5和0.16%(質(zhì)量分數(shù))，ts10以15-20s，tC90以50-60s為最佳選擇。      2.6   固化(硬化)劑TM-1310B用量對液體硅橡膠性能的影響      由表6可見，隨固化(硬化)劑用量的增加，液體硅橡膠的物理力學性能也增大，但當其用量為8-10份時力學性能較佳。當固化(硬化)劑小于6份時，由于交聯(lián)劑不足，固化不完全甚至不能固化，當固化(硬化)劑大于14份時，由于交聯(lián)劑過量而發(fā)泡，從而影響液體硅橡膠的物理性能和加工性能。因此固化(硬

16、化)劑以8-10份為最佳。      表6   固化(硬化)劑TM-1310B用量對紡織商標用液體硅橡膠力學性能和加工性能的影響 固化劑用量/份130×5min硫化后性能邵爾A硬度拉伸強度/MPa撕裂強度/(kN·m)扯斷伸長率/%線收率/%2不完全固化粘手6252.214.972060.2(試片有點粘)6344.2111.952560.28374.9814.282740.210385.0515.082720.212394.5714.152610.214能夠成型但試片發(fā)泡   

17、0; 2.7   開發(fā)產(chǎn)品AP1301A-35與國內(nèi)外同類產(chǎn)品的比較      表7為國內(nèi)外紡織商標用液體硅橡膠的物理力學性能的測試對比。      表7   紡織商標用液體硅橡膠的物理力學性能 項目內(nèi)容KE1310ST日本信越Silasdc T4道康寧XE15-8678通用東芝無牌號(國內(nèi))AP-1310A-35深圳安品外觀半透明泛白半透明泛白半透明泛白半透明泛白半透明泛白基料粘度/(Pa·s)135120140140125密度/(g·cm-3)1.081.081.101.081.08固化劑粘度/(Pa·s)3.03.03.03.02.5140×5min硫化后性能邵爾A硬度4238374138拉伸強度/MPa4.74.64.24.384.9撕裂強度/(kN·m-1)15.4014.7013.4014.6015.08扯斷伸長率/%317310257262272線收率/%<0.2<0.2<0.2<0