硅橡胶海绵挤出成型和其压缩性能研究.pdfVIP

2010年10月27日～29日2010年全国高分子材料科学与工程研讨会 中国·南昌 B．E．08 硅橡胶海绵挤出成型及其压缩性能研究 赵祺1，芦艾1，余风湄1，魏刚2 (1中国工程物理研究院化工材料研究所，四川绵阳，621900： 2西华大学材料科学与工程学院，四川成都，610039) 硅橡胶海绵是一种多孔疏松状弹性体。由于具有密度低、耐高低温、耐老化、隔音、隔 热等优良性能，硅橡胶海绵在交通运输、石化、建筑、航空航天等部门得到了广泛应用。硅 橡胶挤出成型技术具有连续、高效的优点。本文研究了硅橡胶海绵挤出发泡的制备方法，讨 论了填料白炭黑、硫化发泡体系对硅橡胶海绵泡孔结构与压缩性能的影响。 样品制备方法：在捏合机中先加入硅橡胶(100份)，胶料捏合过程中分步加入白炭黑 (20～30份)和适量的羟基硅油，胶料加热捏合并抽真空2h，冷却后得到的胶料在开炼机上 添加过氧化物硫化剂(1-2．5份)和偶氮化物发泡剂(4～8份)，胶料混炼均匀后，加入到挤出 机挤出成型，在热硫化通道中硫化发泡，得到硅橡胶海绵长条，经过切片加工，得到不同厚 度的硅橡胶海绵薄片试样。 采用不同填料、发泡剂、硫化剂用量制各个硅橡胶海绵的力学性能见表1。由于白炭黑粒 子粒径小，与硅橡胶分子链有较好的相容性，将白炭黑作为补强填料加入到硅橡胶基体中， 硅橡胶分子链物理粘附和化学粘附于白炭黑表面，有助于提高硅橡胶的力学性能【1j。比较表1 中硫化剂与发泡剂用量相同的1群与3}j}海绵试样可以看出，采用较高填料用量的1撑海绵试样具 有较高的硬度、密度。这是由于较高用量的白炭黑在硅橡胶基体中可以形成物理网络结构， 增强硅橡胶的力学性能¨J。 表1．硅橡胶海绵的性能 注：表中“+”表示高用量，“一”表示低用量。 从表1可以看出，具有相同填料与发泡剂用量的2撑与3j!}样品相比，硫化剂用量较少的2撑 试样的硬度、密度较低；具有相同填料与硫化剂用量的3≠i与4撑样品相比，发泡剂用量较高的 3撑试样的硬度、密度较低。综合比较4种样品的组分号眭能，可以看出，较高密度的1稃与4群 试样，具有较高的硬度。 胶料的泡孔是由发泡剂受热分解产生的气体生成的。由于泡孔的成核、生长过程与胶料 的硫化过程同时进行，胶料的发泡速率与硫化速率对泡孔的结构产生晕要的影响。从图l可 以看出，硅橡胶挤出发泡得到的海绵材料含有大量的闭孔结构。泡孔尺寸及分布密度存在差 异。 222 R 2010年10月2／8-292010年全国高分子材料科学与工程研讨会 中目雌抖 鬻黼 O 10 20 30 {3 ∞ ∞ 蜘女(gt：m’) 应变(％) 圈z硅撩腔海绵密度与心力％弛 田aR橡腔擗绵的压缩席力鹰变曲线 硅橡胶海绵试样密度与压缩应力梧弛率的关系见图2。在测试密度范围内，硅缘胶海绵的 压缩应力松弛辜隧密度增高警先升高后降低的趋势。从海绵密度的角度分析，运可能是因为 密度较低的海绵材料中舍有较多的气泡．形成开孔结构的机会较多．有利于气抱巾的气体在 压力作用下快速排除，导致海绵材料的压缩应力松弛较低。随着海绵密度增高．气饱减少． 得到的闭孔结构增多．泡孔中的气体在外加压力作用下，通过孔壁向外扩散．赢到内外压力 平衡，由十气体扩；敦速度较慢，导致应力橙弛较高。当海绵密度继续增高时．海绵中的气泡 台量较少．气泡对海绵压缩应力松弛性能的影响作J}{泽低，海缔的应力松弛主要受橡胶基体 变联密度的影响…．高密度的海绵因变联密度较高而有较低的压缩应力松弛。 从硅橡胶海绵的压缩应力应变曲线(捌3)分析．曲线的差异主要表现在低应力区下．应 变曲线的斜睾大小不吲。在低压缩应力Ⅸ域内．密度较高的4#样品随压缩应变的增加，应力 增加鞍快．曲线亲}举较大；密度较低的2#样品随压!Ii；应蹙的增加，应力增加较慢，曲线斜率 较小．由r硅橡胶海绵在受到压缩初期，主要是海绵材料中的气泡受到压缩面产生的应查，