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加成型硅橡胶与缩合型硅橡胶的性能差异分析

来源:广州市白云化工实业有限公司  作者:byonline  日期:2020-12-23
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    硅橡胶按商品形态,可分为混炼硅橡胶和液体硅橡胶。其中液体硅橡胶是由中等聚合度的线性聚有机硅氧烷为基础聚合物配合填料、各种助剂配制的具有自流平性或触变性的胶料,经硫化后形成弹性体。液体硅橡胶根据其交联硫化机理,又可分为缩合型硅橡胶和加成型硅橡胶两大类型。

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  硅橡胶按商品形态,可分为混炼橡胶液体硅橡胶。其中液体硅橡胶是由中等聚合度的线性聚有机硅氧烷为基础聚合物配合填料、各种助剂配制的具有自流平性或触变性胶料,经硫化后形成弹性体。液体硅橡胶根据其交联硫化机理,又可分为缩合型硅橡胶和加成型硅橡胶两大类型。

图1 缩合型和加成型硅橡胶固化反应机理

  如图1所示,两类液体硅橡胶的固化机理完全不同。缩合型硅橡胶是利用湿气固化反应机理,即107胶的羟基与硅烷交联剂(词条“交联剂”由行业大百科提供)在有机锡/有机钛催化剂和湿气的条件下进行缩合反应实现交联固化;加成型硅橡胶是利用硅氢加成反应机理,即含乙烯基的聚硅氧烷与含Si-H的聚硅氧烷在铂催化剂的作用,经加热(也可以室温)进行加成反应,实现交联固化。

图2缩合型和加成型硅橡胶性能差异

  由于固化机理的不同,缩合型硅橡胶和加成型硅橡胶在产品包装形式、使用方式和性能上存在许多差异(图2),如固化速度、本体强度粘接性等,但各有优势。

  1、包装形式

  缩合型硅橡胶既可采用单组分包装形式,也可以采用双组分包装形式。加成型硅橡胶由于是温敏性产品,需要将催化剂和交联剂分开,通常采用双组分包装形式,避免储存过程中发生反应。当然,目前市场上也存在单组分加成型硅橡胶产品,主要分为两种:一种是低温存储型,即需要在冷冻/冷藏的条件下进行储存和运输,使用较为不便;另一种是室温存储型,该产品使用特殊结构的催化剂和抑制剂,在常温下不具备反应活性,高温下催化剂活性被释放进而实现交联固化,但成本较高,固化温度也比较高。

  2、固化速度

  由于固化机理的差异,缩合型和加成型硅橡胶固化速度存在较大的差异。缩合型硅橡胶(主要指单组分)是借助空气中的湿气从表面开始反应,由表及里逐步硫化,深层固化较慢,通常需要24h甚至一周才能完全硫化。加成型硅橡胶既可以在室温条件下也可以在高温下进行硫化。在室温条件下胶料内外部硫化较为一致,没有明显的先后之分。在高温条件下,固化速度随温度具有非常宽的可调节性,烘烤条件下胶料可以在5min甚至1min之内实现快速硫化。需要注意的是,加热条件下,加成型硅橡胶的固化速度与施胶厚度、基材(词条“基材”由行业大百科提供)传热性、烘烤设备鼓风效果具有一定的关系,具体应用情况具体分析。

  3、本体强度

  无论是缩合型还是加成型硅橡胶,均可以通过补强填料如纳米碳酸钙、气相法白炭黑进行力学性能提升,其中气相法白炭黑(词条“炭黑”由行业大百科提供)的补强效果最为明显。由于体系的差异,缩合型硅橡胶通常采用纳米碳酸钙为主要补强填料,气相法白炭黑的添加量有限,因此拉伸强度较低,一般不超过3MPa,而加成型硅橡胶一般以气相法白炭黑为补强填料,其添加量可以通过六甲基二硅氮烷等改性剂的处理提升到30%以上,拉伸强度可以达到10MPa以上,远远超过缩合型硅橡胶。

  4、粘接性

  缩合型硅橡胶通过加入硅烷偶联剂,可以实现对多种材料的粘接,因此目前在建筑、家电、照明、轨道交通、光伏等领域的粘接固定(词条“固定”由行业大百科提供)密封胶绝大部分采用缩合型硅橡胶,正是基于其良好的粘接性和粘接广泛性。然而,加成型硅橡胶的粘接性却远不如缩合型硅橡胶,这与其分子链极性低,分子链中不含可与偶联剂反应的极性基团有关。加成型硅橡胶一般通过以下三种方式来提升粘接性:(1)使用底涂剂对基材进行表面处理;(2)添加特殊结构的增粘剂,而且通常需要高温烘烤才能实现良好的粘接。

  此外,加成型和缩合型硅橡胶在反应副产物、催化剂中毒方面存在差异。缩合型硅橡胶固化过程中通常会释放乙酸、醇类或酮肟类等小分子,具有一定的气味,而加成型硅橡胶无反应副产品,气味较低。由于加成型硅橡胶的铂金催化剂易中毒失活,因此不能接触含N、P、S等元素的有机物和含有Sn、Pb、Hg、Bi、As等重金属的离子化学物,缩合型硅橡胶就不存在这个限制。

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