氣相白炭黑對氟橡膠/硅橡膠共混膠性能的影響

宋昊煒

摘 要：硅橡膠具有優良的耐高溫、低溫性能、優良的電氣性能、透氣性、導熱性和脫模性能，廣泛應用于電子電氣工業、汽車工業、辦公設備、生物醫療、家居用品等領域。

關鍵詞：氟橡膠;硅橡膠;氣相白炭黑;共混;物理機械性能

氣相白炭黑用于增強氟橡膠/硅橡膠的混合。研究了氣相白炭黑的用量和比表面積對氟橡膠/硅橡膠共混物的力學性能、耐熱性、耐老化性和耐油性的影響。

1 實驗

1.1 原材料

甲基乙烯基硅橡膠，PS02型，深圳市森13有機硅材料有限公司，氟橡膠，F2463型，乙烯三乙氧基硅烷（KH i51牌號），南京能德化工有限公司生產。

1.2 實驗設備和儀器

廣東湛江機械廠xk160型：橡膠硫化機，C3型，北京瑞達紫辰儀器有限公司XLB-D型，浙江湖州鴻圖機械有限公司萬能材料試驗機，Haak e扭力流變儀，德國rm oE 1ectron。

1.3 試樣制備

①氟橡膠接枝乙烯基三乙氧基硅烷的制備。氟橡膠接枝乙烯基三乙氧基硅烷配方：氟橡膠1O0部分：乙烯基三乙氧基硅烷5部分，DCP0.5份。將氟橡膠、乙烯基三乙氧基硅烷和DCP均勻地混合在混合機上，加入到tlaake流變儀中，在150℃的溫度下混合，轉速為80rpm，混合時間為30分鐘。索氏提取的混合橡膠，48h，溫度80℃，無水乙醇提取液，提取產品真空干燥后，氟橡膠和乙烯基三乙氧基硅烷接枝（FKM-g-KH151）。烯基的雙鍵斷裂，產生了新的自由基的兩個新的自由基反應，最終產生了氟橡膠接枝乙烯基三乙氧基硅烷;

②準備混勻膠，將混勻機輥距調整為2mm，加入硅橡膠和輥。加入氣相白炭黑和羥基硅油。喂料完畢后，調整輥距在LMM以下。調整輥距離低于LMM，薄通過氟橡膠，滾，加酸吸收劑，調整輥幫派E1毫米的混合器，使三角袋和卷5次，滾，逐漸加入硅橡膠粘合劑攪拌氟橡膠混合膠水，混合均勻，然后加入硫化劑，薄通過5次，推出，等待使用;

③硫化物樣品的制備。在165℃的固化溫度下，電熱油壓力板式硫化機對硫化試件和壓縮永久變形試樣進行了硫化。選擇硫化時間作為硫化儀測定的常規硫化時間。第二階段硫化在180～C*2h的高爐中進行。

2 氣相白炭黑對氟橡膠/硅橡膠共混膠力學性能的影響

①在含增容劑的氟橡膠/硅橡膠共混中，氟橡膠/硅橡膠共混采用氣相白炭黑，比表面積為220m2·g-1加強。氣相白炭黑含量對氟橡膠/硅橡膠共混物力學性能的影響。可見，當氣相白炭黑含量從0增加到40時，氟橡膠/硅橡膠共混膠的抗拉強度從0增加。7MPa增加到8。在8MPa時，當氣相白炭黑含量超過40時，拉伸強度降低。隨著氣相白炭黑含量的增加，撕裂率由增加到減少。當氣相白炭黑含量為30個部分時，撕裂伸長率最高，為380%。隨著氣相白炭黑含量的增加，其撕裂強度和硬度也隨之增加。當白炭黑用量從0增加到50時，混合膠的撕裂強度從4增加到4.2kN·m-1。增加到2lkN·m-1，硬度從47增加到8l。可見氣相白炭黑對氟橡膠/硅橡膠共混膠粘劑的增強效果明顯，提高了共混橡膠的力學性能。這是由于氣相白炭黑顆粒的粒徑效應小，比表面積大。此外，氣相白色炭黑的表面含有大量的硅羥基。同時，氣相白炭黑顆粒與混合橡膠特別是硅橡膠的分子鏈也有很強的相互作用，改善了氣相白炭黑與橡膠的界面結合。但是，當氣相白炭黑的含量超過40個部分時，氣相白炭黑很難混合成橡膠，影響氣相白炭黑的分散性，導致機械性能和加工性能較差。因此，氣相白炭黑含量不應超過4O份。氣相白炭黑的比表面積對氟橡膠/硅橡膠共混膠力學性能的影響。

可以看出，隨著氣相白炭黑比表面積從120m2·g-1增加到220m2·g-1，共混膠的抗拉強度增加。隨著氣相白炭黑比表面積的不斷增大，抗拉強度沒有明顯變化，隨著氣相白炭黑比表面積的增大，抗拉強度的延伸率、撕裂強度和硬度均有所增加。這是因為氣相白炭黑比表面積越大，顆粒與粘結材料的接觸面積越大，粘結點越多，橡膠的增強效果越好，從而提高了硫化橡膠的力學性能。但氣相白炭黑的比表面積過大，其假體積也相應增大。與橡膠混合比較困難，攪拌時間長，很難均勻分散，特別是氣相白炭黑的比表面積超過220m2·g-1時。之后，混和膠的加工性能明顯下降。因此，從力學性能和加工性能的綜合考慮來看，氣相白炭黑的合適的比表面積為220m2·g-1。

②SEM分析。用不同用量的氣態白炭黑強化氟橡膠/硅橡膠混合硫化。隨著氣相白炭黑數量的增加，在硫化橡膠的拉伸段上分布的填充顆粒數量逐漸增加，顆粒的尺寸也變得不均勻。可以看出，氣相白炭黑的用量越多，分散度越差。不同比表面積的氣相白炭黑SEM。當氣相白炭黑比表面積為120m2·g-1時，在拉伸截面上分布的填充顆粒較大，粒徑不均勻，這是因為氣相白炭黑此時粒徑較大。當氣相白炭黑比表面積為380m2·g-1時，拉伸段可見的大顆粒數量較小，但填充顆粒分布不均勻。這主要是因為氣相白炭黑比表面積越大，顆粒尺寸越小，越容易結塊，導致填充顆粒大小不均勻。當氣相白炭黑的比表面積是220m2·g-1，級拉伸部分的填料粒子的大小相對均勻和分散好，這可能是為什么氣相白炭黑粒子的大小適中和聚合現象并不嚴重。

參考文獻：

[1]王小紅，氣相白炭黑對氟橡膠/硅橡膠共混膠物理機械性能的影響[J].廣東橡膠，2016.