硅橡膠三元乙丙橡膠共混體系的研究進展

硅橡膠三元乙丙橡膠共混體系的研究進展

橡膠是一種重要的特殊合成橡膠品種之一。與一般的有機橡膠相比,硅橡膠兼具高鍵能和高柔順性,具有優(yōu)異的耐熱、耐候、耐老化性和電氣性,低壓縮永久變形性,在航空航天、電子電氣工業(yè)等領域得到廣泛的應用,需求量也穩(wěn)步增長。目前,國內外使用的合成絕緣子絕大多數(shù)都是采用硅橡膠傘裙。隨著工業(yè)化水平的不斷提高,人們對硅橡膠的要求也越來越高,傳統(tǒng)的硅橡膠產品難以滿足人們的要求,尤其在機械性、阻燃性、抗老化性等方面;因此,對硅橡膠進行改性刻不容緩。本文主要綜述了用三元乙丙橡膠、氟橡膠、橡膠型乙烯-乙酸乙烯酯、丙烯酸酯、聚氨酯改性的硅橡膠。1膠與epd的共混膠硅橡膠與三元乙丙橡膠(EPDM)的共混是目前最常見的硅橡膠/有機橡膠共混體系。EPDM因具有非常好的耐候性和耐臭氧性而被譽為“無裂紋橡膠”。近年來,隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展,對其制作材料的要求也越來越高。在要求耐高、低溫的汽車配件中,硅橡膠與EPDM的共混膠因兼具兩種橡膠的優(yōu)點,且成本較低、使用溫度寬、力學性能優(yōu)異,顯示出非常好的應用前景。張衛(wèi)英等人為了充分利用廢硅橡膠資源,用六亞甲基四胺與氯化鐵/氯化亞鐵的混合物對廢硅橡膠進行活化改性,并將活化改性后的廢硅橡膠與EPDM共混。當EPDM/活化改性廢硅橡膠的共混質量比為90/10時,共混物的拉伸強度為14.27MPa、扯斷伸長率為550%。雷衛(wèi)華等人研究了硅橡膠/三元乙丙橡膠/丁基橡膠三元膠的共混性能,發(fā)現(xiàn)在硅橡膠/三元乙丙橡膠中添加丁基橡膠,能顯著提高共混膠的力學性能(見圖1)。與不添加丁基橡膠的硅橡膠/三元乙丙橡膠共混物相比,當丁基橡膠的用量為10份時,三元共混膠的拉伸強度提高了26%,扯斷伸長率提高了59%;當丁基橡膠的用量為20份時,三元共混膠的拉伸強度達到最大,為7.6MPa。2對聚合物的可混添加四氟乙烯/丙烯/偏二氟乙烯的三元共聚氟橡膠作為特種聚合材料已廣泛應用于電纜、軟管、電子顯像管等產品中。但此種氟橡膠在低溫下的阻抗能力較低,大大限制了其應用領域。通過與其它聚合物共混來增加其低溫阻抗能力的方法已受到廣泛的關注,如將氟橡膠和硅橡膠共混,可作為絕緣材料用于高溫電纜。A.Ghosh等人將分別經過氧化物硫化的硅橡膠和氟橡膠共混。發(fā)現(xiàn)在不同的溫度下,共混物的介質損耗因數(shù)隨氟橡膠濃度的增加而增大;硅橡膠/氟橡膠的質量比為75/25的共混物中,由于均勻分散著氟橡膠微粒,共混物的介電常數(shù)提高了46.5%。3國家火膠evm共混聚合物乙烯-乙酸乙烯酯共聚物按乙酸乙烯酯(VA)質量分數(shù)的不同,可分橡膠型(EVM,不結晶)和塑料型(EVA,結晶)。共聚物具有優(yōu)異的耐熱、耐臭氧和耐候性及一定的耐油性。目前,對EVA與橡膠的共混研究較多,但EVA需經高溫混煉,加工較困難。德國拜爾公司開發(fā)的EVM克服了EVA的上述缺點,與硅橡膠的共混物有著廣闊的應用前景。張祥福等人采用VA質量分數(shù)為60%的EVM與硅橡膠共混,發(fā)現(xiàn)當EVM用量較小時,共混物的拉伸強度和撕裂強度變化不大;當EVM的質量分數(shù)在50%以上時,共混物的拉伸強度和撕裂強度分別提高了15%和38%。一般而言,在兩相用量相當時,粘度較低的硅橡膠易形成連續(xù)相,因此共混物的強度主要受硅橡膠的影響。研究還發(fā)現(xiàn),采用過氧化二異丙苯(DCP)硫化的硅橡膠/EVM共混物的性能優(yōu)于采用2,4-二氯過氧化苯甲酰硫化的共混物;隨著DCP用量的增加,共混物硫化膠的扯伸強度和撕裂強度稍有減小,扯斷伸長率和扯斷永久變形呈明顯的下降趨勢。4溫升雙程復合改性acm丙烯酸酯(ACM)由丙烯酸烷酯與活性單體共聚而成,主鏈由飽和的CC鍵構成;因而丙烯酸酯的耐熱性和耐臭氧性能非常好。將其與硅橡膠共混,可使兩者的性能互補,得到性能優(yōu)良的共混膠。經典的ACM大都是采用多元胺硫化,無法與硅橡膠在同一硫化體系中共硫化。過氧化物硫化型ACM的出現(xiàn),使硅橡膠共混改性ACM成為可能。在硅橡膠/ACM共混過程中可以采用白炭黑對共混膠進行補強,氣相法白炭黑的補強效果好于沉淀法白炭黑。補強填料的加入量取決于其對共混膠的強度和耐油性兩方面的影響。研究發(fā)現(xiàn),隨著白炭黑填充量的增加,共混膠的耐油性提高。填料加入順序對共混膠的性能有明顯影響。采用先將ACM與硅橡膠共混,再加入50份沉淀法白炭黑的加料方式,其共混物的性能明顯好于采用其它加料方式得到的共混膠。這是由于ACM與硅橡膠共混后,膠料不粘輥,輥溫基本恒定,加工起來相對容易,補強填料分散較均勻,因而共混膠的性能較好。5聚氨酯膠料的制備聚氨酯(PU)屬非烴類極性橡膠,具有杰出的耐磨性,廣泛用作采礦、機械等行業(yè)的橡膠制品。但PU的分子結構中含有大量的異氰酸基、羥基和脲基等強極性基團,使膠料的表面能相對較大,摩擦系數(shù)偏高,生熱大,且耐熱性差;因此,PU制品的使用壽命較短。為此,需要對PU進行改性。硅橡膠具有表面能較低、耐熱性較好的特點。在PU中加入少量(約20%)的硅橡膠,PU的摩擦阻力可降低25%,拉伸強度和扯斷伸長率分別提高40%和50%,動態(tài)疲勞性能和熱穩(wěn)定性能顯著改善。由于PU是強極性橡膠,硅橡膠是非極性橡膠,兩者的相容性差;因此,當硅橡膠的用量較大時,為提高它們之間的相容性,通常需制成互穿聚合物網(wǎng)絡結構。6增加聚硅氧烷的共混材料的制備方法當前,世界硅橡膠技術向著高性能、多功能和復合化的方向發(fā)展。通過配合技術的進步和添加新的助劑,改變交聯(lián)方式及共聚、共混等改性技術實現(xiàn)有機聚合物與硅橡膠的復合,是當前硅橡膠共混技術發(fā)展的重要發(fā)展方向?？筛鶕?jù)需要通過下列幾種途徑制備出綜合性能更好的共混材料,以滿足不同場合,特別是高科技發(fā)展的需要。變換聚硅氧烷的分子結構(如變換分子的大小、形狀、交聯(lián)密度等);改變結合在硅原子上的有機基團(如烷基、苯基、乙烯基、氫基、聚醚基等);選擇不同的硫化方法(如過氧化物硫化、脫氫反應、脫水反應、加成反應、脫醇反應、紫外光固