康達科技集團(Qanta Group)， 是全球領先的有機矽解決方案供應商之一,致力於提供個性化的有機矽解決方案。其擁有從金屬矽到特種有機矽材料的全方位產品供應鏈。主要業務為特用化學品技術及特殊SILICONE與複合材料相關應用制程技術材料開發、設計、銷售。目前已有20年以上歷史，與全球500強企業有合作銷售經驗，是一家集科研，開發，生產及銷售為一體的國家級高新技術企業，擁有國際化品質，技術和管理及提供一條龍Silicone 材料應用整合。公司擁有廣泛的銷售和研發網路，可提供有利於未來可持續發展的創新技術和基於市場需求的解決方案。
五、熱硫化型矽橡膠——配合劑選擇及硫化機理
熱硫化型矽橡膠的配合劑主要包括補強劑、硫化劑和某些特殊的助劑, 一般只需有 5～6個組分即可組成實用配方。配方設計應考慮以下幾點 :
(1)矽橡膠為飽和度高的生膠 , 通常不能用硫黃硫化 , 應採用有機過氧化物作硫化劑 , 因此膠料中不得含有能與過氧化物分解產物發生作用的活性物質 ( 如槽法炭黑、某些有機促進劑和防老劑等 ), 否則會影響硫化。
(2)矽橡膠製品一般在高溫下使用 , 其配合劑應在高溫下保持穩定 , 通常選用無機氧化物作為補強劑。
(3)矽橡膠在微量酸或堿等化學試劑的作用下易引起矽氧烷鍵的裂解和重排 ,導致矽橡膠耐熱性的降低。因此在選用配合劑時必須考慮其酸鹼性及過氧化物分解產物的酸性 , 以免影響硫化膠的性能。
1、生膠的選擇
對於使用溫度要求一般 (-70 ～250℃) 的矽橡膠製品 , 都可採用乙烯基矽橡膠 ;當對製品的使用溫度要求較高 (-90 ～300℃)時,可採用低苯基矽橡膠 ; 當製品要求耐高低溫又需耐燃油或溶劑時 , 則應當採用氟矽橡膠。
2、硫化劑和硫化機理
(1)硫化劑
用於熱硫化矽橡膠的硫化劑主要包括有機過氧化物、脂肪族偶氮化合物、無機化合物和高能射線等 , 其中最常用的是有機過氧化物。這是因為有機過氧化物一般在室溫下比較穩定 , 但在較高的硫化溫度下能迅速分解產生自由基 , 從而使矽橡膠產生交聯。
這些過氧化物按其活性高低可以分為兩類: 一類是通用型 , 活性較高 , 對各種矽橡膠均能起硫化作用 ; 另一類是乙烯基專用型 , 因其活性較低 , 僅能夠對含乙烯基的矽橡膠起硫化作用。
(2)硫化機理
矽橡膠以過氧化物硫化時 , 過氧化物對矽橡膠的交聯是在兩個活化的甲基或乙烯基之間通過自由基反應進行的。
矽橡膠除常用上述過氧化物硫化外 , 還可用高能射線進行輻射硫化。輻射硫化也是按自由基機理進行的 , 當生膠中的乙烯基摩爾分數較高 (0.01) 或與其它橡膠並用時 , 也可以用硫黃硫化 , 但性能極差。
3、補強劑及相關的機理
未經補強的矽橡膠硫化膠強力很低 , 只有 0.3MPa 左右, 沒有實際使用價值。加入適當的補強劑可使矽橡膠硫化膠的強度達到 3.9 ～9.8MPa,這對提高矽橡膠的性能 , 延長製品的使用壽命是極其重要的。矽橡膠補強填充劑的選擇要考慮到矽橡膠的高溫使用及用過氧化物硫化 (特別是用有酸鹼性的物質 ) 對矽橡膠的不利影響。
矽橡膠用的補強填充劑按其補強效果的不同可分為補強性填充劑和弱補強性填充劑 , 前者的粒徑為 10～50nm,比表面積為 70～400m2?g-1, 補強效果較好 ;後者粒徑為 300～1000nm,比表面積在 30m2?g-1 以下, 補強效果較差。
矽橡膠的補強填充劑主要是指合成二氧化矽, 又稱白炭黑。白炭黑可分為氣相法白炭黑和沉澱法白炭黑。氣相法白炭黑為矽橡膠最常用的補強劑之一 , 由它補強的膠料其硫化膠的機械強度高、電性能好 , 並可與其它補強劑或弱補強劑並用, 製備不同使用要求的膠料。
與用氣相法白炭黑補強的矽橡膠膠料相比, 用沉澱法白炭黑補強的膠料機械強度稍低 , 介電性能 ( 特別是受潮後的介電性能 )較差,但耐熱老化性能較好 , 混煉膠的成本低。對製品的機械強度要求不高時 , 可單獨使用沉澱法白炭黑或與氣相法白炭黑並用。
4、助劑
(1)結構控制劑
採用氣相法白炭黑補強的矽橡膠膠料貯存過程中會變硬, 塑性值下降 , 逐漸失去加工工藝性能 , 這種現象稱作 “結構化”效應。為防止和減弱這種“結構化”傾向而加入的配合劑稱為“結構控制劑” 。結構控制劑通常為含有羥基或硼原子的低分子有機矽化合物 , 常用的有二苯基矽二醇、甲基苯基二乙氧基矽烷、四甲基亞乙基二氧二甲基矽烷、低分子羥基矽油及矽氮烷等。
(2)耐熱添加劑
加入某些金屬氧化物或其鹽以及某些元素的有機化合物, 可大大改善矽橡膠的熱空氣老化性能 , 其中最常用的為三氧化二鐵 , 一般用量為 3～5份;其它如錳、鋅、鎳和銅等金屬氧化物也有類似的效果。加入少量 ( 少於 1份)的噴霧炭黑也能起到提高耐熱性的作用。通常在 250～300℃的溫度範圍內進行熱空氣老化, 才能顯示出這些添加劑的作用。
(3)著色劑
矽橡膠常用著色劑如下 : 氧化鐵 (三氧化二鐵 ) 紅色、鎘黃( 二氧化鎘 ) 黃色、鉻綠( 三氧化二鉻 ) 綠色、炭黑黑色、鈦白 ( 二氧化鈦 ) 白、群青藍色。
未完待續
