1、加成型液体硅橡胶 2014年液体硅橡胶信息交流会论文集6669加成型液体硅橡胶粘接性能的研究谢利平，邓博夫，王欣欣，黄强，熊婷(成都硅宝科技股份有限公司，成都610041)摘要：以端乙烯基硅油、气相法白炭黑、六甲基二硅氮烷、多含氢硅油、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、铂催化剂、2一甲基一3一丁炔一2一醇、增粘剂为原料，制成了双组分加成型液体硅橡胶(简称粘接胶)。研究了底涂剂、增粘剂、气相法白炭黑对粘接胶与基材粘接性的影响。结果表明，不添加增粘荆的情况下，使用底涂剂CGC、CB一6能使粘接胶具有较好的粘接性能，与基材的剪切强度达到2 MPa及以上，100为内聚破坏；添加增粘剂可提高粘接胶的粘接性能，其
2、中增粘剂GB990的增粘效果最显著，当GB990的质量分数为10时，粘接胶与基材的剪切强度大于2 MPa；当基胶中气相法白炭黑A200的质量分数为3333时，能得到拉伸强度为858 MPa、撕裂强度4057 kNm，与基材的剪切强度大于2 MPa的高强度高粘接性的粘接胶。关键词：加成型，液体，硅橡胶，底涂剂，增粘剂，气相法白炭黑，粘接加成型液体硅橡胶以其优异的耐高低温性能、耐候性能、电绝缘性能、生物医学性能和防潮性能在现代科技、电子电器、运输机械、化工仪表、医疗卫生和日常生活中得到日益广泛的应用。但加成型硅橡胶在未经补强前力学强度较低，拉伸强度仅0103 MPaP o；同时由于加成型液体硅橡胶
3、是高饱和的非极性橡胶，分子表面能很低，因而对多种材料的粘接强度都较低p1。因此，其使用受到很多限制。目前，提高硅橡胶与各种基材的粘接性的方法主要有三种：一是用底涂剂对基材表面进行处理，二是添加增粘剂，三是通过改变基胶分子结构来增强粘接性4“J。这三种方法各有利弊，在粘接胶的制备中都有应用，均取得了一定效果。本实验比较了自制的多种底涂剂和增粘剂对加成型液体硅橡胶(简称粘接胶)与基材粘接性的影响，同时研究了气相法白炭黑的种类及用量对粘接胶力学性能的影响，为研制高强度和高粘接性能粘接胶提供支持。1实验11主要原料及仪器端乙烯基硅油：黏度6 000 mm2s，自制；多含氢硅油：H40，活性氢质量分数0
4、43、黏度20 mm2s，自制；铂催化剂：铂质量分数(055)10一，自制；2一甲基一3一丁炔一2一醇：百灵威科技有限公司；四甲基四乙烯基环四硅氧烷：上海多林化工科技有限公司；六甲基二硅氮烷：浙江新安化工集团股份有限公司；气相法白炭黑：HL380、HL300，广州吉必盛科技实业有限公司；气相法白炭黑：A200、A150，德固赛(上海)有限公司；增粘剂：Z6、GB990、GB300、GB276，自制；增粘剂：DO中吴晨光化工研究院成都分厂；底涂剂：CB一1CB一9，自制；底涂剂：CGC，中昊晨光化工研究院成都分厂。捏合机：ZH一10，江苏省如皋市强盛塑料化工机械厂；行星搅拌机：xSJ一2，自产；
5、平板硫化机：成都力士液压制造有限公司；万能材料试验机：CMT4 103，美特斯工业系统(中国)有限公司；电子万能材料试验机：3 365，美国英斯特朗公司；硬度计：LXAC，无锡市前州测量仪器厂。12试样制备121 白炭黑补强基胶的制备将100份端乙烯基硅油与3050份白炭黑放人捏合机中，室温下捏合均匀；然后加入1020的六甲基二硅氮烷，室温下捏合2 h，在160下减压处理2 h，制得白炭黑补强基胶。谢利平等加成型液体硅橡胶粘接性能的研究 。67122粘接胶的制备A组分的配制：将100份白炭黑补强基胶、02份的铂催化剂加入行星分散机中分散均匀。B组分的配制：将100份白炭黑补强基胶、510份多含
6、氢硅油、002005份2一甲基一3一丁炔一2一醇、00601份四甲基四乙烯基环四硅氧烷、03份增粘剂(DO、Z6、GB990、GB300、GB276)等加入行星分散机，中分散均匀。将A、B组分以质量比l：l混合均匀后，真空脱除气泡，待用。13性能测试剪切强度：将配制好的粘接胶涂覆于处理后(用丙酮擦拭干净、再涂上底涂剂)的铜、铝、不锈钢等金属试片(100 mm25 mm16 mm)上，然后将两试片搭接在一起，并轻轻加压，使粘接面间的距离为101 mm，将其平稳放置，在150下硫化2 h，制得剪切试样；按GBT 71242008测定。力学性能：将配制好的粘接胶倒入模具，放入温度1700C、压力15
7、 MPa的平板硫化机中，硫化10 min，得到试片；然后用切片矶裁得标准的拉伸试片、撕裂试片和硬度试片，按GBT528-2009测定拉伸强度和拉断伸长率，按GBT 529-2008测定撕裂强度，按GBT 53112008测定硬度。2结果与讨论21 底涂剂种类对粘接胶粘接性能的影响底涂剂的主要功能是增强加成型液体硅橡胶与接触基材的粘接性；同时使基材表面得到强化，并起到屏蔽基材中阻碍硫化的成分的作用4】。表1是几种以含烷氧基的二硅烷或二硅氧烷为成膜剂的底涂剂对粘接胶与基材粘接性能的影响。不同剪切强度下对应的粘接破坏形式如图1所示。表1 底涂剂种类对粘接胶粘接性能的影响注：1)气相法白炭黑牌号为A2
8、00，质量分数为3333(相对于基胶，下同)；不使用增粘剂。100,*di附破坏 部分粘附破坏 。loot勾聚破坏lMpa 2MPa剪切强度逐渐增大图1 不同剪切强度下对应的粘接破坏形式从表l和图l可知，当不使用底涂剂时，粘 上，破坏形式为100的内聚破坏；使用底涂剂接胶与铜片的剪切强度小于1 NPa，为100的 cB一8可使粘接胶与铜片的剪切强度有所提高，粘附破坏；与铝片和不锈钢片的剪切强度小于 达到15 MPa以上，而对铝片和不锈钢片的剪2 MPa，为部分粘附破坏。使用底涂剂CGC 切强度没有明显的提高；其它CB系列的底涂剂和CB一6后，粘接胶与三种基材的粘接性均得 对提高粘接胶与铜片、铝
9、片、不锈钢片之间的到了较明显的提高，粘接强度均达到2 MPa以 粘接性没有明显作用。 68 2014年液体硅橡胶信息交流会论文集22增粘剂对粘接胶性能的影响221增粘剂种类对粘接胶粘接性能的影响虽然使用底涂剂CGC和CB一6对基材进行预处理可以提高粘接胶和基材的粘接性，但由于增加了一道工序，且底涂剂需现配现用，在实际应用中常有不便。为此，本实验分别在粘接胶中添加几种增粘剂，考察了对提高粘接胶与基材的粘接性能的效果，结果如表2所示。表2增粘剂对种类粘接胶粘接性能的影响注：1)气相法白炭黑牌号为A200，质量分数为3333；各种增粘剂的质量分数均为1；不使用底涂剂。从表2可以看到，加人这几种增粘剂
10、后，粘接胶与各基材剪切强度均有所增加。特别是GB990，使粘接胶与铜片、铝片、不锈钢片的剪切强度均达到2 MPa以上，破坏形式均为100内聚破坏；DO、Z6、GB276使粘接胶与铝片和不锈钢片的剪切强度明显提高，均达到2 MPa以上，而与铜片的剪切强度提高不明显；GB300使粘接胶与铜片剪切强度有所提高，达到10 MPa，破坏形式由100粘附破坏变为部分粘附破坏，而与铝片和不锈钢片的粘接性没有得到明显提高。由此可见，GB990是本实验中最有效的增粘剂。222增粘剂用量对粘接胶粘接性能的影响表3是增粘剂GB990的用量对粘接胶粘接性能的影响。表3 GB990用对粘接胶粘接性能的影响1注：1)气相
11、法白炭黑牌号为A200，质量分数为3333；不使用底涂剂。从表3可以看到，增粘剂GB990的质量分数为025时，粘接胶与基材铜片、铝片、不锈钢片的剪切强度即达到15 MPa以上，破坏形式均得到改善，内聚破坏比例增加；增加GB990的用量，粘接胶的剪切强度有所提高，当其质量分数在10及以上时，剪切强度均达到20 MPa以上，为100内聚破坏。从降低成本和保证性能考虑，增粘剂GB990的质量分数选择1O。23 白炭黑对粘接胶性能的影响231 白炭黑比表面积对粘接胶性能的影响实验中发现，在发生内聚破坏时粘接胶自身的力学性能可直接影响到粘接胶与基材的粘接强度；因此在解决了粘接胶与基材的粘接性能之后，进
12、一步提高粘接胶自身的力学强度可使粘接胶的粘接强度得到进一步提高。影响硅橡胶力学性能的最重要的因素就是补强体系1。硅橡胶常用的补强剂为气相法白炭黑，为此考察了白炭黑比表面积对粘接胶性能的影响，结果如表4所示。表4气相法白炭黑比表面积对粘接胶性能的影响1注：1)气相法白炭黑质量分数均为3333；增粘剂GB990质量分数l；不使用底涂剂。谢利平等加成型液体硅橡胶粘接性能的研究从表4可以看到，对于同一厂家生产的白炭黑，比表面积大，制得的粘接胶的拉伸强度大，拉断伸长率高，撕裂强度高，硬度高。其原因在于比表面积越大，白炭黑表面吸附橡胶分子的能力越强，补强效果越好，粘接胶自身的力学性能就越好。同时可以看到，
13、用气相法白炭黑A200制得的基胶配制的粘接胶与基材之间的剪切强度较大，粘接效果较理想。这可能是因为A200与增粘剂GB990配合较好，故用A200与GB990配制的粘接胶对基材的粘接性能较好。23，2 白炭黑用量比对粘接胶性能的影响在保证白炭黑与乙烯基硅油捏合较好的前提下，考察了白炭黑A200用量对粘接胶性能的影响，结果见表5。表5 白炭黑A200用量对粘接胶性能的影响1注：1)增粘剂GB990质量分数为1；不使用底涂剂。由表5数据可以看到，随着白炭黑的质量分数由25增加至3333(白炭黑与乙烯基硅油的质量比为l：32)，粘接胶的拉伸强度由519 MPa增加至858 MPa，拉断伸长率由363
14、8提高到5042，撕裂强度由95 kNm提高到4057 kNm，硬度也由32度增加至42度，对基材的剪切强度由1 MPa以下提高到2 MPa以上。当白炭黑的质量分数增加至3636(白炭黑与乙烯基硅油的质量比为1：175)时，白炭黑与乙烯基硅油很难捏合；同时，粘接胶的黏度较高，操作性较差，难于涂覆应用。兼顾粘接胶的力学性能和操作性能，白炭黑的质量分数选择3333。3结论不添加增粘剂的情况下，使用底涂剂CGC、CB一6能使粘接胶具有较好的粘接性能，与基材的剪切强度达到2 MPa及以上；添加增粘剂可提高粘接胶的粘接性能，其中增粘剂GB990的增粘效果最显著，当GB990的质量分数为10时，粘接胶与基
15、材的剪切强度大于2 MPa；当基胶中气相法白炭黑A200的质量分数为3333时，能得到拉伸强度为858 MPa、撕裂强度达到4057 kNm，与基材的剪切强度大于2 MPa的高强度高粘接性的粘接胶。参考文献1贾宝新提高硅橡胶撕裂强度和粘接强度的研究J火箭推进，2005，31(5)：43462王欣欣，丁学君加成型液体硅橡胶粘接性能影响因素探讨C浙江省橡胶工业协会液体硅橡胶的应用和发展高端研讨会论文集，2013，杭州上海：世界橡胶工业编辑部，2012：9123唐桂芳，刘哲，李巍熟化硅橡胶与金属粘接的探讨J火炸药学报，1990(1)：59614黄文润加成型液体硅橡胶韵底涂剂及增粘剂J有机硅材料，2005，19(4)：39455黄文润加成型液体硅橡胶的底涂剂及增粘剂(续)J有机硅材料，2005，19(5)：3743，6陈华，张雨薇，蔡庆君加成型硅橡胶增粘剂的制备及性能研究J有机硅材料，2010，24(1)：3236加成型液体硅橡胶粘接性能的研究作者： 谢利平， 邓博夫， 王欣欣， 黄强， 熊婷作者单位： 成都硅宝科技股份有限公司,成都 610041引用本文格式：谢利平.邓博夫.王欣欣.黄强.熊婷 加成型液体硅橡胶粘接性能的研究会议论文 2014
