以沉淀法白炭黑作补强填料的硅橡胶混炼胶制备工艺及性能.docx

以沉淀法白炭黑作补强填料的硅橡胶混炼胶制备工艺及性能孙明亭Ξ(成都有机硅研究中心610041)比较了用国产与进口沉淀法白炭黑制备的硅橡胶混炼胶的性能,选择适当的工艺可以制备供压出用的混炼胶。提出了按键专用型耐疲劳混炼胶的参考配方,比较了沉淀法白炭黑的处理方法对性能的影响。关键词沉淀法白炭黑混炼胶前言未添加补强填料的纯硅橡胶生胶(以下简称硅生胶)——线型长链聚二甲基硅氧烷,硫化后物理机械性能很差,除了某些医学领域外,一般没有实际用途。人们偶然发现,白炭黑即二氧化硅对硅橡胶有很好的补强作用,正是这一发现,才使硅橡胶得到实际应用,而且在许多工业领域中的应用愈来愈广泛。补强用的白炭黑按其制法可分为气相法与沉淀法两大类。气相法白炭黑由四氯化硅在氢气和氧气中燃烧生成,纯度高,粒径细,比表面大。因此补强效果好。所得混炼硅橡胶(以下简写混炼胶)的电性能,密封耐热性、疲劳耐久性、热空气硫化特性都非常好。沉淀法白炭黑则是由水玻璃(硅酸钠)在盐酸或硫酸中反应制得,含水量较大,粒子较粗。因此制得混炼胶的电性能、耐热性及补强效果均不及气相法,而且在压出成型时易产生发泡现象,热空气硫化困难,使用受到限制。气相法白炭黑的价格较高,约为生胶的1.5～2倍;而沉淀法白炭黑成本低廉,价格仅为生胶的1?4～1?2。因此选择使用廉价的沉淀法白炭黑代替或部分代替气相法白炭黑对降低混炼胶成本,进一步扩大硅橡胶制品(以下简写制品)的应用范围及数量具有重要的意义。多年来,我们在选择与使用不同产地的沉淀法白炭黑方面作了一些比较、研究工作。目前,国内沉淀法白炭黑生产厂家不下数十家。本文仅列举、试验少数厂家的白炭黑产品并进行比较,其中有些厂家提供的样品时间颇早,可能并不代表该厂现有水平。但通过本文的研究可以大致确定我国现有生产沉淀法白炭黑的质量水平及可能应用的范围。1主要原材料、设备及混炼工艺22.1主要原材料110-2硅生胶,结构控制剂,硫化剂等为一般市售产品。沉淀法白炭黑的生产厂家、品种及获得样品时间:①德国迪高沙,SupernatD10②德国迪高沙,FK160③日本白炭黑公司,NipsilLP1990年1990年1992年1994年1994年1993年1993年④台湾PPG公司,Hi-⑤吉林通化厂,TM⑥兰化公司Sil927Ξ参加研究工作的还有陈怀安、陈果等。·10·有机硅材料及应用1996年第4期⑦南昌PPG公司,255⑧浙江更楼厂⑨江西宜春厂βκ四川成都厂βλ四川自贡厂混炼胶样品及获得时间:深圳新能源公司,NA140深圳天玉公司,TY—841台湾2.2主要设备1991年1985年1985年1993年1985年根据白炭黑样品的数量及设备条件,混炼可按设定条件在双辊炼胶机中进行,也可在密炼机中进行。所得混炼胶一般要经放置一天后返炼,再加入硫化剂,按测试标准制样,经二段硫化后测其性能。其中部分沉淀法白炭黑在混炼前进行了预先处理。3结果与讨论3.1不同沉淀法白炭黑制备混炼胶的物理机械性能(以下简称物机性能)表1列出了不同时期用不同来源沉淀法白炭黑制备混炼胶的物机性能,试验编号即为所用白炭黑来源(生产厂家)顺序编号,羟基硅油及白炭黑用量皆以生胶为100份计。1994年1995年1992年双辊炼胶机,8Z密炼机,平板硫化机,橡胶挤出机,热空气硫化箱,烘箱等。2.3混炼工艺表1混炼胶配方及硫化后性能试验编号1234567891011沉淀法SiO2添加量,份羟基硅油添加量,份拉伸强度,MPa断裂伸长率,%拉伸永久变形,%撕裂强度,kN?m硬度,邵A85?6.22504.713674066.2370454.9270355.12504.120624884.53404.4155840104.23107.414464583.6280814514544.41806.420705033.6240613475083.7400813446053.126081050值略低2,但混炼胶色泽颇佳,乳白色半透明状,与气相法白炭黑混炼胶外观相似。配方5～11采用国产沉淀法白炭黑,其性能比进口白炭黑要差一些,其中浙江更楼、吉林通化产品所制混炼胶物机性能则与使用进口白炭黑相近,只是色泽上差距较大,甚至同厂、同批产品的色泽也不相同。一般,以国产沉淀法白炭黑制备的混炼胶色泽均为浅褐色至深褐色。美国PPG公司TAOkel及WHWaddll最近发表了一篇关于沉淀法白炭黑性质对硅橡胶性能影响的论文3。他们比较了96种沉淀法白炭黑(其中17种为市售产品,79种为实验室试制品)之后认为,不能仅根据沉淀法白炭黑的一项性能指标,来判定硅橡胶硫化胶性能。根据白炭黑的比表面积、吸油值、粒径、pH值、吸湿量、残余钠及金属盐类等综合性能才能确定热硫化硅橡胶的性能。白炭黑的pH值及氧化镁一般情况下,沉淀