一種硅酮膠的制備

楊永強　陳炳耀　全文高　楊育其　歐佳麗

摘要：采用羥基聚二甲基硅氧烷、碳酸鈣、甲基三丁酮肟基硅烷和苯基三丁酮肟基硅烷交聯劑、偶聯劑等原料制備有機硅硅酮膠，探究交聯劑的添加方式、偶聯劑混合時間、基材粘接性對硅酮膠性能的影響，研究表明：交聯劑分2次加入、偶聯劑混合天數為6 d，制備的硅酮膠性能達到最佳，且在PVC玻璃鋼、PP塑料板具有良好粘接性。

關鍵詞：硅酮膠、偶聯劑、交聯劑

中圖分類號：TQ437

文獻標識碼：A文章編號：1001-5922（2022）06-0017-04

Preparation of a kind of silicone adhesive

YANG Yongqiang CHEN Bingyao QUAN WengaoYANG Yuqi OU Jiali

（1.Guangdong Sanhe Holding Co.， Ltd.， Zhongshan 528429， Guangdong? China; 2. Guangdong Sanhe Chemical Technology Co.， Ltd.， Zhongshan 528429， Guangdong China）

Abstract：Organosilicon silicone adhesives were prepared from hydroxyl polydimethylsiloxane， calcium carbonate， methyl tributylketone oxime silane and phenyl tributylketone oxime silane crosslinking agent，coupling agent and other raw materials. The influence of coupling agent mixing days and substrate adhesion on the performance of silicone rubber. The research shows that the performance of the prepared silicone rubber reaches the best when the crosslinking agent is added in two times and the coupling agent mixing day is 6， with good adhesion on PVC glass fiber reinforced plastic and PP plastic board.

Key words：silicone adhesive， coupling agent， cross-linking agent

有機硅硅酮膠是一種有機硅彈性體，它的分子主鏈是由硅氧原子交替有序排列而成，碳上的特殊官能團賦予了其獨特的特性。其顯著特點常溫接觸水氣固化，無需特殊處理，具備無腐蝕性、無臭味、粘接性好等特點;其應用如門窗、浴室、建筑等等的粘接與密封[1]。通常，硅酮膠具備良好的粘接性;但其并非所有的基材都能粘接。本文意在研制一款高粘接型的硅酮膠，用于聚氯乙烯（PVC）玻璃鋼、聚丙烯（PP）塑料的粘接。

1實驗部分

1.1實驗原料

羥基聚二甲基硅氧烷（20 000、80 000 mPa·s）（上海金錦樂實業有限公司）;JQ納米碳酸鈣，上海聚千新材料發展有限公司;重質碳酸鈣（湖北廣奧生物科技有限公司）;RD輕質碳酸鈣（湖北鑫潤德化工有限公司）;甲基三丁酮肟基硅烷（康迪斯化工（湖北）有限公司）;苯基三丁酮肟基硅烷（湖北巨勝科技有限公司）;γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ-丙基三甲氧基硅烷（KH560）、二月桂酸二丁基錫（湖北新藍天新材料有限公司）;氣相二氧化硅（上海慎則化工科技有限公司）;二甲基硅油（GR，天津市光復科技發展有限公司）。

1.2實驗儀器及設備

5L實驗室行星攪拌機、5L實驗室真空捏合機（萊州龍駿機械有限公司）;101-2型電熱鼓風干燥箱（獻縣榮耀儀器設備經銷處）;WDW-1電子拉力試驗機（濟南斯派機電科技有限公司）;LX-A硬度計（江蘇拓達精誠測試儀器有限公司）。

1.3實驗步驟

1.3.1基料的制備

將20 000、80 000 mPa· s室溫硫化硅橡膠、硅油等按照比例加入真空捏合機攪拌5 min;之后再加入納米碳酸鈣、重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣室溫攪拌混合分散15 min，加無機填料時需分布進行，邊攪邊加，加完再攪拌20 min，再抽真空;待溫度升到110～120 ℃時，攪拌3 h。然后降溫，得到基料[2]。

1.3.2硅酮密封膠的制備

在行星攪拌機中加入一定量基料、黑色漿，抽真空5 min使它們混合均勻，再加入氣相二氧化硅攪拌2～3 min，再抽真空攪拌15 min，之后加甲基三丁酮肟基硅烷（添加方式不同）和苯基三丁酮肟基硅烷，攪拌2 min后抽真空攪15 min;再加入混合偶聯劑（KH550和KH560）、二月桂酸二丁基錫，攪拌2 min抽真空后攪18 min，然后擠入300 ml空白管密封待用[2]。

1.4性能表征

（1）表干時間：依照GB/T 13477.5—2003試驗方法進行測試;

（2）硬度：依照GB/ T 531.1—2008 用邵氏A硬度計檢測;

（3）拉伸強度和斷裂伸長率：按GB/ T 528—2009硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定，采用啞鈴狀Ⅰ型試樣測定;

（4）拉伸模量和定伸粘接性：分別按GB/T 14683—2017中的GB/T 13477.8—2017和GB/T 13477.10—2017測定;1F87BFFA-CE42-438A-A135-AB01DB4D7D86

（5）剪切強度：按照GB/T 7124—2008檢測，粘接基材選用尺寸為100 mm×25 mm×1.6 mm的碳鋼對碳鋼的粘接;

（6）固化深度：使用固化深度板檢測樣品在溫度為（23±2）℃、相對濕度為（50±5）%時24 h的固化深度。

2結果與討論

2.1交聯劑的添加方式對有機硅硅酮膠的影響

考察同用量交聯劑，分1次加入和2次加入：1次加入是將甲基三丁酮肟基硅烷一次性全部加入;2次加入是先加一部分甲基三丁酮肟基硅烷攪拌一定時間后，再將剩下的甲基三丁酮肟基硅烷加入、攪拌。其性能檢測結果如表1所示。

從表1可以看出，二次加入的交聯劑添加方式比一次加入的好。其表干時間更快、硬度更高，力學性能強度更好，固化深度更深。這是因為交聯劑分2次加入，膠料能與空氣中水分接觸的烷氧基團增多，從而使表面硫化速度提高;同樣的量，2次接觸的交聯點增多，有利于水分子在硅酮膠內部的擴散，所以表干時間更快、固化深度更深;交聯點的增多，硫化速度加快，形成更加密集的網絡結構，從而使力學性能提高，表現為硬度、剪切強度、拉伸強度、斷裂伸長率性能的提高[2]。

2.2偶聯劑對有機硅硅酮膠的性能影響

在硅酮膠里，偶聯劑的加入，能改善硅酮膠的性能，為研究偶聯劑對硅酮膠的性能影響，本文考察正常加入2種偶聯劑及混合2種偶聯劑放置一段時間有無區別，混合放置時間為1～7 d;具體實驗結果如表2所示。

從表2可以看出，隨著偶聯劑混合時間的增加，表干時間先減少后增加，固化深度也先升后降，在混合時間為6 d時達到最大值，這可能是因為混合的KH550和KH560發生了不明反應，使硫化速度增快，水分子能更好進入硅酮膠內，從而使硅酮膠表干時間變短，固化深度更深。放置時間過長，可能阻礙了水分子在硅酮膠中的擴散[3]。

從表3可以看出，混合時間大于等于4 d的偶聯劑，制備的硅酮膠在基材的粘接效果方面比單獨加2種偶聯劑的好，基材被牢固粘接為一體。

混合時間對拉伸模量和剪切強度的影響，結果如圖2、圖3所示。

從圖1可以看出，隨著混合時間的增加，硬度和拉伸強度先下降，后上升，在混合天數為6 d時，達到最大值，且其分別為50 HA和1.68 MPa。這是因為隨混合時間的增加，交聯密度增大，硬度增大;但當混合時間過長，交聯過度，反而硬度變小。拉伸強度的增大，是因為混合時間的增加，使硅橡膠分子鏈的交聯網絡的密度增大，從而使硅橡膠分子形成較好的三維網狀結構，表現具有好的拉伸強度和斷裂伸長率;但混合時間過長，會使得硅橡膠分子鏈與交聯劑的交聯點密度增大，分子鏈的位移和伸展受限制，使得硅橡膠的柔順性下降，表現為硅橡膠的彈性下降，此時受外力作用時，由于硅橡膠內部應力分布不均，會出現應力集中，拉伸時易出現破壞，從而導致硅橡膠的拉伸強度下降。

從圖2可以看出，隨著混合時間的增加，拉伸模量和剪切強度先下降，后上升，在混合時間為6 d時，達到最大值，且分別為0.65和1.2 MPa。這是因為隨混合時間的增加，使硅橡膠分子鏈的交聯網絡的密度增大，使硅橡膠分子形成較好的三維網狀結構，從而使剪切強度和拉伸模量增大。

2.3制備的有機硅密封膠

交聯劑的添加方式采用2次加入，復配偶聯劑放置6 d，制備的有機硅硅酮膠，其檢測性能見表4。

3結語

本次實驗得出，交聯劑不同的添加分式對硅酮膠的性能影響不同，2次加入的交聯劑，制備的硅酮膠性能效果更好;正常加入2種偶聯劑、混合2種偶聯劑放置一段時間再加入，制備的硅酮膠性能有明顯差別，混合2種偶聯劑放置6 d制備的硅酮膠性能效果更好，粘接性更好。

綜上所述，在制備有機硅硅酮膠時，交聯劑分2次加入、2種偶聯劑混合放置6 d使用，其制備的硅酮膠性能更好，并對聚氯乙烯玻璃鋼、聚丙烯塑料板具有極高的粘接性能。

【參考文獻】

[1]張成貴，孫春紅，李娟，張曉靜，李亞東.脫醇型單組分室溫硫化硅橡膠的制備及性能[J].化學建材，2009，25（2）：35-36.

[2]劉聰盼. 高性能脫醇型RTV-1有機硅密封膠的研究[D].廣州：華南理工大學，2011.

[3]王為國. 有機硅密封膠的制備與性能研究[D].濟南：濟南大學，2018.

[4]陳炳耀，全文高，胡小康，等.硅烷交聯劑與偶聯劑改性硅酮密封膠研究[J].建材發展導向，2013，11（2）：55-57.1F87BFFA-CE42-438A-A135-AB01DB4D7D86