混煉膠對(duì)硅橡膠海綿的結(jié)構(gòu)和性能的影響_圖文

1、趙祺等混煉膠對(duì)硅橡膠海綿的結(jié)構(gòu)和性能的影響293混煉膠對(duì)硅橡膠海綿的結(jié)構(gòu)和性能的影響趙祺.賀傳蘭(中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所,四川綿陽(yáng)621900摘要:采用3種不同混煉膠,通過(guò)化學(xué)發(fā)泡方法制作了硅橡膠海綿。分另0比較了3種海綿的泡孔結(jié)構(gòu)與密度、硬度、拉伸強(qiáng)度、壓縮應(yīng)力松弛、壓縮應(yīng)力應(yīng)變性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,混煉膠的性能、海綿的密度是影響海綿材料力學(xué)性能的重要因素。關(guān)鍵詞:硅橡膠;海綿;發(fā)泡;泡孔,混煉膠硅橡膠海綿制品具有質(zhì)輕、隔熱、隔音、減振等優(yōu)良性能,可以用作耐熱,隔熱等的高性能材料,同時(shí),硅橡膠海綿還具有生理惰性、無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)腐蝕,柔軟而富有彈性,可用作緩沖減震材料12。本文采用化學(xué)

2、發(fā)泡制作了硅橡膠海綿,比較了3種混煉膠制作的硅橡膠海綿材料的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。l實(shí)驗(yàn)1.1原材料與儀器NEl50型、NEl60型硅橡膠混煉膠,南京東爵有機(jī)硅集團(tuán)公司;過(guò)氧化苯甲酰(BPO,分析純;過(guò)氧化二異丙苯(DCP,化學(xué)純;發(fā)泡劑AK,工業(yè)級(jí)。XK一160雙輥煉膠機(jī),YX一50壓力成型機(jī), XY一硬度計(jì),Instron電子式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)。1.2樣品制作膠料在XK一160雙輥煉膠機(jī)上制備,加料順序依次為:硅橡膠混煉膠(100、硫化劑(1.21.5、發(fā)泡劑(6-8、其他助劑(24,打三角包5 8次,然后薄通10次(輥距l(xiāng)2mm,下料停放24h,返煉出片后在130預(yù)硫化35min后,在160下硫

3、化30rain,經(jīng)過(guò)切片制作測(cè)試樣品。1.3測(cè)試方法微觀(guān)形態(tài)觀(guān)察:用1:1的硝酸/水溶液酸洗硅海綿試樣,并熱處理2小時(shí),試樣用濺鍍機(jī)濺鍍金粉于表面后,在日立S一4500型SEM上測(cè)試并拍照I作者簡(jiǎn)介:趙祺(1972一,重慶人,博士,主要從事高分子材料研究工作,已發(fā)表論文十余篇。拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率:參照GB52882進(jìn)行測(cè)試;壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn):選用0.6mm(0.8mm厚的長(zhǎng)方形片材,0.5ram/rain的加載速率下,測(cè)試泡沫合金的載荷變形曲線(xiàn);開(kāi)孔率:以試樣的吸水率K來(lái)表示,K=(m。一m。/(ml/plm。/p0,式中,m。為海綿塊的質(zhì)量,p,為海綿塊的密度,m:為海綿塊吸水后的質(zhì)量,po為

4、硅橡膠實(shí)心膠的密度。2結(jié)果與討論2.1泡孔結(jié)構(gòu)與應(yīng)力松弛分別用NEl50混煉膠、NEl60混煉膠、自制混煉膠(硅橡膠100,白碳黑403種膠料,采用化學(xué)發(fā)泡,模壓硫化方法制作了硅海綿材料,為了便于討論,3種海綿依次稱(chēng)為海綿A(NEl50、海綿B(NEl60、海綿C(tl制混煉膠?；瘜W(xué)發(fā)泡制作海綿材料主要包含硫化、發(fā)泡兩個(gè)化學(xué)過(guò)程。當(dāng)硫化劑、發(fā)泡劑匹配時(shí),在高溫下協(xié)同發(fā)揮作用,硫化劑促進(jìn)硅橡膠交聯(lián),同時(shí),發(fā)泡劑分解放出大量氣體,使膠料產(chǎn)生泡孔,當(dāng)硫化速度和發(fā)泡速度匹配時(shí),得到硅橡膠海綿材料口3。從圖1可以看出,海綿A和海綿B單位面積的泡孔數(shù)量較多,泡孔的平均直徑較小,海綿C 的泡孔數(shù)量較少,泡孔

5、的平均直徑較大;3種海綿材料都有開(kāi)孔結(jié)構(gòu)。從表l中3種海綿材料密度和開(kāi)孔率比較,海綿A與海綿B的密度相近,明顯低于海綿C,海綿A與海綿C有較高的開(kāi)孔率。從3種海綿材料的壓縮應(yīng)力松馳性能與其結(jié)構(gòu)比較分析,密 度和開(kāi)孔率都是影響海綿材料壓縮應(yīng)力松弛的重2942006年橡膠新技術(shù)交流暨信息發(fā)布會(huì)要因素。海綿A與海綿B密度相近,前者開(kāi)孔率較高,壓縮應(yīng)力松弛較低,后者開(kāi)孔率較低,壓縮應(yīng)力松弛較高。海綿A與海綿C的開(kāi)孔率相近,前者密度較低,壓縮應(yīng)力松弛較低,后者密度較表l海綿材料的壓縮應(yīng)力松弛高,壓縮應(yīng)力松弛較高。比較3種海綿材料,密度低、開(kāi)孔率較高的海綿A有最低的壓縮應(yīng)力松弛。圖13種海綿材料的電鏡圖2

6、.2拉伸性能由于含有大量的泡孔,海綿膠的密度遠(yuǎn)低于實(shí)心膠密度。從表2中3種實(shí)心膠和對(duì)應(yīng)的海綿膠的性能比較,海綿膠的硬度、拉伸強(qiáng)度、延伸率都不同程度地降低。海綿膠的硬度、拉伸強(qiáng)度、延伸率不僅與實(shí)心膠的性能有關(guān),也與海綿材料的密度(見(jiàn)表1相關(guān)。密度較高的海綿C和實(shí)心膠硬度較高的海綿B有較高的硬度和拉伸強(qiáng)度。表23種實(shí)心膠及海綿性能比較2.3應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)比較3種海綿材料的壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)可以看出,密度較低的海綿A的應(yīng)變范圍最大,密度較高的海綿C的應(yīng)變范圍最小。在其應(yīng)力小于0.5MPa時(shí),隨應(yīng)力的增加,海綿的應(yīng)變?cè)黾臃容^大,這一區(qū)間主要是海綿內(nèi)的氣泡受到壓縮。其中,海綿A的壓縮應(yīng)變對(duì)應(yīng)力變化較敏感,

7、材料較軟,海綿C的壓縮應(yīng)變對(duì)應(yīng)力變化相對(duì)較小,材料較硬。在應(yīng)力大于0.5MPa后,主要是橡膠交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)受到壓縮變形,海綿材料的應(yīng)變隨應(yīng)變曲線(xiàn)隨應(yīng)力的增大,變化幅度逐漸減小。3結(jié)論(1密度和開(kāi)孑L率都是影響海綿材料壓縮應(yīng)力松弛的重要因素。密度低、開(kāi)孔率高的海綿,壓縮應(yīng)力松弛較小,應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)有較長(zhǎng)的應(yīng)變區(qū)域。(2海綿膠的硬度、拉伸強(qiáng)度、延伸率不僅與實(shí)心膠的性能有關(guān),也與海綿材料的密度相關(guān)。密度較高、實(shí)心膠硬度較高的海綿有較高的硬度和拉伸強(qiáng)度。參考文獻(xiàn):13胡時(shí)勝,王正道,趙立中.泡沫硅橡膠動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)研究J,高分子材料科學(xué)與工程,1999,15(2。113119 2Wilfred Lynch.Hand Book of Si