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从理论上讲,此反应可连续进行,直至获得无限大的分子量。甲基乙烯基双吡烷酮硅烷中的乙烯基还可作为硫化反应的活化点,能促使聚二甲基硅氧烷交联,生成高分子量的弹性体。 由于吡咯烷酮基与羟基在室温下反应十分缓慢,故加入各组分经混合后的胶料具有较长的适用期,在1小时内胶料的粘度基本不变,仍保持良好的流动性,可注入微小的孔隙中。混合后的胶料在 一、硅橡胶胶料的配合 1.硫化体系 硅橡胶一般均为高度饱和的结构,硫化活性较低,故通常不能用硫磺化,最普通最常用的硫化剂为有机过氧化物。硅橡胶也可以采用高能射线进行辐射硫化,辐射硫化与过氧化物的硫化机理相同,均系发生游离基反应交联。仅仅是对某些乙烯基含量较高的硅橡胶,如乙烯基含量在1%克分子以上的硅橡胶或者和普通橡胶并用时,才有选择硫磺硫化的可能。使用过氧化物为硫化剂时,配方中不应有易与过氧化物分解成的游离基发生作用的活性物质,如槽法炭黑,某些有机促进剂和防老剂等。用有机过氧化物硫化硅橡胶的反应可简述如下。 二甲基硅橡胶的硫化反应: 二甲基硅橡胶的分子中不含乙烯基,是饱和橡胶,通常均采用高活性的过氧化物为硫化剂,过氧化物游离基夺取硅橡胶甲基上的氢形成大分子游离基,然后大分子游离再结合即形成交联键,如以过氧化二苯甲酰为硫化剂,其反应可表示为: 由以上反应中可以看到,含有乙烯基的硅橡胶在硫化过程中,能够重新生成可继续进行反应的游离基,因此,在硅橡胶中引入少量的乙烯基就可以大大提高硫化活性,提高硫化剂交联效率,减少过氧化物的用量并改善制品的性能。 由于引发交联反应的初始游离基是由过氧化合物分解而得,故在一定范围内增加过氧化物的用量可以显著提高硅橡胶硫化胶的交联度,这将导致辞胶料定伸强度提高,并可改善动态性能和压缩变形,但抗撕裂性能则有所下降。 按照过氧化物硫化活怀的高低,将常用的过氧化物分为通用型与乙烯基专用型两类。通用型活性较高,对各种硅橡胶均能起硫化作用,如过氧化二苯甲酰(BP),2.4—二氯过氧化二苯甲酰(DCBP),过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)即属于此种类型 。乙烯基专用型活性较低,仅能对含乙烯基的硅橡胶起硫化作用,如过氧化二叔丁基(DTBP),过氧化二异丙苯(DCP),2.5—二甲基—2.5—二叔丁基过氧化已烷(DBPMH)等则属于此种类型。过氧化二苯甲酰常制成有效成份为50%的硅油膏,以保证生产安全并改进其在胶料中的分散性。其分解产物为苯、苯甲酸和二氧化碳,是挥发性的,在一段硫化时必须加压,且由于分解产物含有酸性物质,故用量不宜过多以免降低制品的耐热性。本品不适于制造厚壁模型制品。一般100份二甲基硅橡胶用过氧化二苯酰硅油膏状物4~6份,乙烯基硅橡胶用量为0.5~2份。 2.4—二氯过氧化二苯甲酰与过氧化二苯甲酰相较,其分解温度比过氧化二苯甲酰为低,而分解速度则更高。由于分解温度低,所以焦烧性能不好,因此,这种物质的用量应尽可能少。其分解产物为2.4—二氯苯甲酸和2.4—二氯苯,比较不易挥发,所以硫化时不加压也能避免气泡,特别适宜于压出制品的常压热空气连续硫化。用量与过氧化二苯甲酰相仿。 过氧化二苯甲酰,2.4—二氯化氧化二苯甲酰属于芳酰基过氧化物,不能用于含炭黑胶料,因炭黑干扰过氧化物的硫化作用。浅色胶料则有很强烈的焦烧倾向,且其分解产物中的酸性物质会损害密封系统硅橡胶制品的耐用热性能。 过氧化二叔丁基对含乙烯基的硅橡胶有效,不易焦烧且硫化胶压缩变形较小,物理机械性能良好。其缺点是蒸气压高,因此挥发度也高,在胶料存放过程中极易挥发。本品能用于模型制品。并可用于模压厚制品的胶料和含炭黑的胶料。用量一般为0.5~1份。 过氧化二异丙苯和2.5—二甲基—2.5—二叔丁基过氧化已烷不易挥发,使用方便,硫化胶压缩变形较低,且由于不分解出带羧基的产物,因此在密封制品的硫化胶中特别稳定。它们适用于模压厚制品、与金属粘合的制品和注射制品,也适用于含炭黑的胶料,应用范围甚广。采用2.5—二甲基—2.5—二叔丁基过氧化已烷时,硫化胶并具有较高的伸长率。使用过氧化二异丙苯时其分解产物具有臭味,这种气味并在较长时间内存在于制品中,采用2.5—二甲基—2.5—二叔丁基过氧化已烷时,则能避免此类弊端。这两种过氧化物所得硫化胶的撕裂强度较低。其用量一般均为0.5~1份。 过氧化物的用量不宜过大,当超过适宜的用量后会使硫化胶的伸长率、抗撕裂强度等性能下降。这种下降。趋势尤以使用2.4—二氯过氧化二苯甲酰、过氧化二苯甲酰者为甚。 含乙烯基的硅橡胶生胶利用过氧化物进行硫化外,还可以进行加成硫化。现今所用的加
成硫化的硫化剂主要为含硅氢基的化合物或聚合物。— Si—H基团与乙烯基加成而实现硫
化,在这种反应中,通常使用铂的络合物为催化剂。已知(CH2=CH)2PtCl2,H(Pt-Cl3·CH2=CH2),(CH3CH=CH)2—PtCl2 ,H2 PtCl6·6H2O都是加硫化的催化剂,其中以铂氯氢酸用得较多,因为它可权从金属铂和王水的反应中很方便地得到,活性又高。将分子中含有若干个Si—H基的分子量聚硅氧烷与含有一定量乙烯基的高分子量甲基乙烯基聚硅氧烷混合。铂催化剂用来引发必要的加成反应,从而形成交联的聚合物网络。这些反应可通过加热获得促进,但也容易在室温下进行。 要加成反应进行迅速而完成,就需要催化剂活性高,但活性高易于焦烧对加工不利,故要求催化剂反应在硫化温度前几乎不起作用,当达到硫化温度时就迅速反应。抑制反应的方法通常是加入抑制剂,抑制剂能与铂催化剂生成一定形式的络合体,它与其组份方向有一平衡: 催化剂+抑制剂 抑制剂·催化剂 温度低时形成为稳定的络合物,温度高时平衡趋向左方,有利于反应,即发挥了抑制剂的作用。氮杂环如吡啶等,可以阻止反应至 使用二氧化硅填料时,应注意填料表面羟基与硅氢作用产生氢气气泡。用单官能基团化合物如:(CH3)3SiNHSi(CH3)3,(CH2=CH(CH3)2Si)2—NH等处理效果较好。 利用硅氢加成反应还可以做成液体硅橡胶,这是近几年来发展最快的品种。美国道康宁公司(DOW Corning)称为LSR,通用电气公司(General Electric)称为LIM,都是用端基为乙烯基的硅生胶和端基为硅氢基的交联剂进行反应,在硫化的同时也进行着链增长。此种加成硫化的液体硅橡胶在工业中已获得了广泛应用。 |