硅橡胶补强填料的研究进展
纳米粒子增强室温硫化硅橡胶力学性能的研究进展
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１． ０
纳米粒子增强室温硫化硅橡胶 力学性能的研究进展
纳米 粒 子 增强室温硫化 硅 橡 胶 力 学性 能 的研 究进展
罗亚平 ，张梦 龙 ，王 晶 晶 ，王 丹
（ 四川大学 高分子学院， １０ ５ ６ ０６）
摘 要 ：本 文从 室 温硫 化硅橡 胶的结 构概 述 了室温 硫 化硅 橡 胶 的增 强机 理 ，并综述 了不 同种
产 等 。 了拓展 室 温硫 化 硅 橡胶 的应用领 域 ， 为 人们 逐 渐对 它进 行 改性 ，增 强它 的机 械力学性 能成为
热点。
本文从室温硫化硅橡胶的结构概述 了室温硫 化硅橡胶的增强机理，并综述了不同种类纳米粒 子 对 室 温硫化 硅 橡胶 力 学 性 能的增 强以及补 强方 法 。本文还 简 要介 绍 了 室 温硫化 硅橡胶 的应 用领
具有高弹性， 即在拉力作 用下， 会伸直拉长 拉力 ； 解 除后 ， 粒子 链 重新 卷 曲 成 团 。 米粒 子在 与硅橡 纳 胶混炼后， 由自身接触形 成的三维网络和吸附在 粒子链表面的聚硅氧烷 （ ＤＳ Ｐ Ｍ ）分子弹性层复合 形成三维链网络，两者互相延伸，交错缠结在一 起， 从来消除两者之间的界 面能差， 从而制备出优 异 的 有机 一无机复 合 材 料 。
室温硫化硅橡胶 的性 能影响，发现得到的复合材
料具 有 了 以前 没有 的 良好 的 静 电屏 蔽性 能，且 二 氧化 钛 粒 子有 较 明显 的补 强 作 用 。
３． 其 他 纳 米粒 子增 强 Ｒ Ｖ Ｓ ３ Ｔ－Ｒ
效果好 ， 所得硅橡胶的各 种性 能都非常好， 是硅橡 胶 补强 填 料 中研 究 最 多 、 最成 熟 的一种 。 沉淀法 白 炭 黑含 水 量较 大 、 子 较 粗 、比表面积 低 ， 粒 制得 的
有机硅胶粘剂的研究进展
有机硅胶粘剂的研究进展肖凯斐(西安工业大学北方信息工程学院，机电信息系，陕西省西安市710032)摘要 :综述了有机硅胶粘剂的组成、种类、性能及其应用,并对硅橡胶胶粘剂在粘接性、导热性、固化性能的研究进展进行了叙述。
关键词 :硅橡胶硅树脂有机硅压敏胶胶粘剂Study on high temperature-resistant anaerobicadhesiveXiaokaifei( Xi'an Technological University North Institute Of InformationEngineering,Mechanical and electrical information system ,Shan'xiProvince,Xi'an 710032)Abstract: The compositions, categories, properties and applications of organosilicon adhesives were reviewed. Moreover , the bonding ability, heat conductivity and curing of silicone rubber type adhesive w ere introduced.Keywords:Silicone rubber Silicone resin Organosilicon pressure sensitive adhesive Adhesive有机硅材料是一类性能优异、功能独特、用途极广的新材料，是高分子新型材料中产业规模最大的材料之一，是一种关系着技术革新、国防现代化、国民经济发展及人民生活水平提高的新材料。
有机硅聚合物是含有硅元素的众多高分子化合物的总称，因主链以硅氧键（-Si-O-）组成，侧链可链接各种有机基团，具有无机和有机聚合物的双重性能。
水化硅酸钙粉体对硅橡胶的补强作用
Ｔ ８ 平 均 粒 径 １ ５ ｍ。 ３， ． ５“
１ ２ 实 验 仪 器 ．
混炼 和硫 化设 备 及操 作 程 序 》 。混炼 时 原 料 的添 加 顺序 为 ： 胶一试 验 粉 体一 白炭 黑 一结 构控 制 剂 一 生
１ １ １ 水 热 合 成 原 材 料 生 石 灰 ， 地 ： 庆 山 洞 ． ． 产 重
村 ， 至平 均 粒 径 １ ４ ｍ； 英 砂 ， 地 ： 庆 云 磨 ．９ 石 产 重
阳 ， 至 平 均 粒 径 １ ９ ｍ。 磨 ．６ １ １ ２ 制 备 硅 橡 胶 复 合 材 料 的 原 材 料 甲 基 乙 烯 ． ． 基 硅 橡 胶 １ ０２型 ， 构 控 制 剂 ， 昊 晨 光 化 工 研 究 １— 结 中 院 ； 气 相 法 白炭 黑 ＡＳ ２ ０ 沈 阳 化 工 股 份 有 限 公 ２ 一０ ， 司； 化剂 ， 苏省海 安县东 洋化 工 ； 性碳 酸钙 ， 硫 江 改 重
多 优异 的性 能 ， 良好 的绝 缘 性 能 ， 异 的耐 高 、 如 优 低 温性 能 等＿ 。但硅 橡 胶 自补 强 性 能 极 差 ， 经 补 强 １ ］ 未 的硅橡胶 拉 伸 强 度 仅 为 ０ ３ＭＰ ． ａ左 右 ， 实 用 价 无 值， 必需 添加 补 强 填料 才 能 满 足使 用 要 求 。 由于 气
的补强作用 。
１ ４ 硅 橡 胶 复 合 材 料 的 制 备 ．
ｌ 实 验 部 分
１ １ 原 材 料 ．
５种试验 粉体 制备 硅橡 胶 复合 材 料 的配方 见 表
２ 。另增加 了 １ 不添 加试验 粉体 ， 组 其他 条件 相 同 的
纳米二氧化硅在硅橡胶中的补强作用
纳米二氧化硅在硅橡胶中的补强作用摘要：纳米二氧化硅是补强高温硫化硅橡胶的最好填料，本文研究了纳米二氧化硅的结构对硅橡胶性能的影响。
结果表明纳米二氧化硅聚集体对硅橡胶具有良好的补强作用。
硅橡胶中加入纳米二氧化硅粉体，形成了以二氧化硅为晶核的微晶区，增加了物理交联点，更易发生结晶。
纯硅橡胶的机械强度很低，当混入补强填料后，硫化胶的拉伸强度可由0.35MPa提高到14MPa，补强率高达40倍，远远高出其他橡胶所能达到的补强率（1.4-10倍），可见填料的使用对硅橡胶最终性能具有决定性的作用。
研究表明粒子间网络结构的形成提高了填料补强的有效体积，从而弹性体的模量增加。
本文选择纳米二氧化硅，研究了纳米二氧化硅的结构对硅橡胶性能的影响。
1.实验部分1.1主要原料甲基乙烯基硅橡胶（VMQ），分子量60万，乙烯基含量0.17％。
纳米二氧化硅（安徽科纳新材料有限公司）；M-5；ECUST；羟基硅油，含10％羟基；硫化剂双-二五。
1.2试样制备按配方比例将生胶、羟基硅油和纳米二氧化硅在双辊炼胶机上混炼均匀，混炼胶薄通出片，在170℃下热处理2h后返炼加硫化剂，薄通出片，次日在硫化机上模压成型。
硫化条件为175℃×t90。
t90为用LH-90型硫化仪测定硫化胶的正硫化时间。
1.3性能测试硬度按国标GB/T531测定。
使用AG-2000A 型日本岛津材料万能试验机，拉伸速度为（500±50）mm/min分别按国标GB/T528和国标GB/T529测定拉伸和撕裂性能。
用LH-90橡胶型硫化仪，测定硫化胶的正硫化时间、硫化温度。
使用LS-230 Particle Analysis粒度分析仪，超声下分析粉体的粒度分布范围（0.04～2000µm）粉体的粒度分布。
2.结果与讨论2.1纳米二氧化硅存在的结构形式如图1所示，纳米二氧化硅的原生粒子为2－20nm的球形粒子，球形粒子间通过化学键联结成50－500nm的珍珠串结构的支链聚集体，此结构的聚集体不能通过剪切等机械力分散，是补强硅橡胶的最基本单元，聚集体间又通过氢键形成了结构松散的网状的附聚体。
硅橡胶性能及其研究进展
硅橡胶性能及其研究进展【摘要】近年来，我国的工业水平不断提高。
硅橡胶在工业生产中发展成为一种重要的材料，对它的性能研究具有十分重要的意义，同时对促进材料的利用和工业的发展有一定作用。
笔者在本文中针对110和107两种硅橡胶的性能进行分析研究。
【关键字】硅橡胶、性能研究、研究进展一、前言硅橡胶的分子主链是通过重复转换硅原子和氧原子的排列而成链的，对它性能的研究有助于提高产品的质量水平，找准应用领域，为相应的医疗领域、军事领域做出更大的贡献。
二、硅橡胶基本情况1、基本结构像丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶(SBR)、异戊二烯橡胶(IR)和天然橡胶(NR)等碳-碳键的聚合物，其分子链上存在不饱和键，但硅橡胶是通过重复转换硅原子和氧原子的排列而成链的，在其主链上没有不饱和键。
对有机聚合物来讲，不饱和键是其硫化的化学活性区域，并且该区域会由于紫外线、臭氧、光照和热量的作用而降解。
硅-氧键的高键能，完全饱和的基本结构以及过氧化物硫化是保持硅橡胶良好耐热和耐天候性能的关键所在。
除了更高的键能，对于碳原子而言，更大的硅原子也提供了更大的自由空间，使硅橡胶玻璃化温度低，透气性能更好。
由于应用上的不同，透气性能可能是优点亦有可能是缺点。
2、硅橡胶的合成硅橡胶合成的简要过程是：砂石或二氧化硅还原为单体硅→于300℃左右温度下，以铜作催化剂，硅与甲基氯化物相互作用→形成甲基氯化硅的混合物(一元、二元或三元)→通过蒸馏分离出二甲基氯化硅→二甲基氯化硅水解成硅烷又迅速合成为线型或环型硅氧烷→线型硅氧烷在氢氧化钾(KOH)的帮助下，形成四元双甲基环状体(D4)→在KOH存在下，D4聚合，链终止导致过程的完成。
3、硅氧烷的硫化硅氧烷一般使用过氧化物硫化，以优化其耐高温能力。
硅氧烷中含的乙烯基可被硫黄硫化，但硫键的低热敏性导致硅橡胶的热稳定性能容易受到破坏。
铂硫化体系也是硅橡胶硫化常用的，带来的性能包括：低挥发性、紧密的表面硫化、在任何介质中的超快硫化，铂硫化体系具有比传统过氧化硫化对应物略低的热稳定性能。
室温硫化硅橡胶增强改性的研究进展
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维普资讯
广东橡胶）２ ０ 年 第 １ 期 ） ０７ ０
室温 硫化硅 橡胶 增强 改性 的研 究进展
ｆ ｒ ｇ ｅ ｓ ｎ ｅ ｎ ｏ ｃ ｍ ｅ ｎ ｏ ｆ ｃ ｔ ｏ ｆ ｒ ｏ ｔ ｍ ｅ ａ ｕ ｅ ｕ ｃ ｎ ｅ Ｐ ｏ ｒ ｓ ｉ ｒ ｉ ｆ ｒ ｅ ｎ ｔ ａ ｄ ｍ ｉ ａ ｉ ｎ Ｏ ｏ ｍ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｖ ｌ ａ ｉ ｄ ｚ
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量 的增 加 ，Ｒ Ｖ Ｔ 硅橡 胶 的硬 度 、 伸 强度 、 长率 拉 伸 和撕裂 强 度 均呈 上 升趋 势 ，当添加 ２ 份处理 气相 ５
ＲＶ Ｔ 硅橡胶的增强
ＲＶ Ｔ 硅橡胶为非晶结构，其分子间的引力较
小， 没有 经补 强 的硫化 硅橡 胶的 强度较 低 ， 拉伸 强
填料在硅橡胶改性中的应用
Apr. ,2020Vol.37,No.22020 年 4 月第37卷第2期长治学院学报Journal of Changzhi University 填料在硅橡胶改性中的应用张龙(长治学院电子信息与物理系，山西长治 046011)摘要：传统硅橡胶在耐热性能、力学性能等方面存在缺陷,严重制约了其进一步发展和应用。
鉴于此,对硅橡胶性能进行改善和提高成为一项重要的工作。
相关研究提出的许多方法取得了良好效果,其中， 使用白炭黑、碳纳米管、石墨烯、POSS 等填料对硅橡胶改性的研究进展迅速,硅橡胶的一些特性得到了大幅改善和提高。
关键词：填料;硅橡胶;改性;应用中图分类号：0472 文献标识码:A 文章编号:1673-2014( 2020 )02-0020-07引言硅橡胶是一种被广泛使用的高性能聚合物弹性体，其分子链兼具无机与有机性质,拥有优良的 物理和化学特性［1-3］,比如抗高低温、绝缘性、耐紫外 辐射、阻燃性、耐候性、耐化学性及化学稳定性冋,这主要归因于比C-C 键的键能(345.7 kJ/mol)强的Si-O 键的键能(443.7 kJ/mol)和较高的Si-O 键离 子化特性［9-11］。
多年来，随着相关基础研究、技术开发以及应用研究所的进展，已经在日常生活、电子 电器、汽车工业、航空航天产业、半导体工业以及医疗器械等领域得到了广泛应用(如图1所示)［12-15］o在电子电器应用方面，需要将某些电子元器件进行包封、密封、灌封等以实现防潮、防水、防尘、 防震等目的,这就需要用到电子封装胶，常见的电子封装胶主要有有机硅、聚氨酯、环氧树脂等［16］o 硅 橡胶因其优异的性能，在电子电器行业得到了广泛 应用。
传统硅橡胶在力学性能、耐热性能、突出的粘 接性能和耐老化性能等方面尚显不足［6, 17,18］o 常用的改性方法有使用填料、对硅橡胶主链进行接枝或 进行交联反应等［319］,其中通过在硅橡胶中增加填料 来实现改性，已经取得了极大的研究进展。
白炭黑补强硅橡胶机理
白炭黑补强硅橡胶机理白炭黑是一种常用的填料，可以用来补强硅橡胶材料。
它具有高比表面积、优异的增强效果和抗老化性能，因此被广泛应用于橡胶制品的生产中。
补强硅橡胶的机理主要包括物理机械作用和化学作用两个方面。
首先，白炭黑的高比表面积能够提供更多的接触面积，增加与硅橡胶的物理结合力。
其次，白炭黑的颗粒形状和尺寸能够增加硅橡胶的机械强度，提高其抗拉强度和耐磨性。
在物理机械作用方面，白炭黑填料与硅橡胶基体之间形成了一种物理上的键合关系。
白炭黑颗粒的高比表面积使其能够与硅橡胶分子链相互作用，形成一种物理上的吸附作用。
这种吸附作用能够增加硅橡胶的黏附能力和内聚力，使其具有更好的拉伸性能和耐磨性。
在化学作用方面，白炭黑填料还能与硅橡胶基体发生化学反应，增强其化学键合力。
白炭黑的表面含有许多活性基团，可以与硅橡胶中的官能团发生反应，形成化学键。
这种化学键能够提高硅橡胶的耐热性、耐油性和耐腐蚀性，使其在复杂的工作环境中具有更好的稳定性和耐用性。
除了物理机械作用和化学作用，白炭黑还能够通过改变硅橡胶的微观结构来提高其性能。
白炭黑填料的加入可以改变硅橡胶的晶粒尺寸和分布，使硅橡胶具有更细密的结构和更均匀的分布。
这种微观结构的改变能够提高硅橡胶的物理力学性能，使其具有更好的弹性和韧性。
总的来说，白炭黑补强硅橡胶的机理是通过物理机械作用、化学作用和微观结构调控三个方面来实现的。
白炭黑的高比表面积和颗粒形状能够增加硅橡胶的物理强度和黏附能力，而其表面的活性基团则能够与硅橡胶发生化学反应，增强其化学性能。
此外，白炭黑的加入还能够改变硅橡胶的微观结构，进一步提高其性能。
因此，白炭黑作为一种常用的填料，能够有效地补强硅橡胶材料，提高其综合性能，广泛应用于橡胶制品的生产中。
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沉淀法 白炭黑、 纤维与碳纳米 管、 短 纳米碳酸钙在硅橡胶 补强中的应用研究概况 。 关键词 ： 硅橡胶 ； 补强填料 ； 物理机 械性 能 ； 述 综
中 图分 类 号 ．Ｑ ３ ．８ Ｔ ３０ ３ ３ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ８—０ １ ２ １ １ ０ ３ １０ ２ Ｘ（０ ０）２— ０ ３—０ ４
第１ ２期
王
林， ： 等 硅填料的研究进展
王 林 ， 张 利 ， 小兰， 刘 李金 辉
２０ １ ） ５ ０４ （ 山东 省科 学 院 新 材料 研究 所 ， 山东 济南
摘要： 纯硅橡胶的机械强度很低 ， 添加补强填料是提高硅橡胶物 理机械性能 的主要 手段。简 要介绍 了近年来 有关气 相法 白炭黑 、
的拉伸 强度达 到 １ＭＰ ４ ａ以上 ， 强 率 高 达 ４ 补 Ｏ倍 ， 远 远 高 出其 他橡 胶 所 能达 到 的补 强 率 （ ． １４～１ ０倍 ） 。 本 文简要 介绍 了近 年 来 有关 气相 法 白炭 黑 、 淀 法 沉 白炭黑 、 纤维 与碳 纳米 管 、 短 纳米 碳 酸钙 在硅橡 胶 补
到 了广泛 的应用 。硅橡 胶分 子 呈 螺旋 形 结 构 ， 子 分
链非 常柔顺 ， 间相 互 作用 力较 弱 ，分 子 问 内 聚能 链 密度低 ， 很难 结 晶 ， 致 纯 硅 橡 胶 的机 械 强 度 极 差 ， 导
硫化后 拉伸 强度 只有 ０ ３～０ ５ ａ 除 了某 些 医学 ． ． ＭＰ ， 领域外 ， 一般 没有 实 际 用 途 。 添加 补 强填 料 是 调 整 硅橡胶 物理 机 械性 能 的 主要 手 段 【 ］可 使 硅 橡 胶 １ ，
Ｒｅｅ ｒ ｈＰｒ ｇ ｅｓｏ ｉ ｃ ｎ ｂ ｅ ｉｆ ｒｉｇＦｉｅ ｓａ ｃ ｏ ｒｓ ｆＳｌ ｏ ｅＲｕ ｂ ｒＲｅｎ ｏ ｃｎ ｌ ｒ ｉ ｌ
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硅、 甲基 三 氯 化 硅 等 ） 氢 氧 焰 中高 温 水 解 生 成 的 在 带 有表 面羟 基 和吸 附水 的无 定 形絮状 半透 明的纳 米 二氧化 硅 产 品 。其 二 氧 化 硅 质 量 分 数 在 ９ ．％ 以 ９８ 上 ， 均 粒 径 ８～１ ｍ， 平 ９ ｎ 比表 面 积 １０— ８ ｍ ３ ４ ０ ・ ｇ Ｄ Ｐ吸收值 １ ５ ２ ０ ｍ ｇ 具 有极好 的 ～， Ｂ ． ０— ．０ａ ・ ～， 介 电性 能 ， 它是 一 种 在 世 界 范 围 内真 正 工 业 化 的纳 米材 料 。气 相法 白炭 黑 的折 射 率 为 １ ４ ０ ， 近许 ．６０ 接 多有机 溶剂 和 有机 聚合 物 的折 射 率 ， 因而 加 入气 相
Ｔ ｅ ｒ ｉｆ ｒ ｅ ｎ ｆ ｉ ｃ ｎ ｕ ｂ ｒ ｙｒ ｉｆ ｒ ｉ ｇｆ ｌｒｓ ｃ ｓｆ ｍｅ ｉ ｃ ｈ ｅ ｎ ｏｃ ｍｅ ｔ ｌ ｏ ｅ ｒ ｂ ｅ ｅｎ ｏ ｃｎ ｌ ｕ ｈ ａ ｕ ｄ ｓ ｉａ，ｐ ｅ ｉ ｉ ｔｄ ｓ ｉ ａ ｈ ｒ — ｏｓｉ ｂ ｉ ｅ ｌ ｒ ｃｐ ｔ ｅ ｉ ｃ ，ｓ ｏｔ ａ ｌ
硅橡胶 是 高分 子 的 硅有 机 化 合 物 ， 由二硅 醇 缩 聚 制得 ， 以 Ｓ 一 是 ｉ ０一Ｓ 为 主链 的兼 具 无 机性 、 和 ｉ 饱 性、 高极性 （ １ ５％离 子性 ） 的线 性 聚 硅 氧烷 高 分子 弹 性 体 。由于 Ｓ —Ｏ键 的 键 能 （４ ．ｋ／ １ 大 于 Ｃ ｉ ４ ３ ５Ｊｍｏ） Ｃ键 的键 能 （ ５ ｋ／ １ ， ３ ５ Ｊｍｏ） 因而与 普 通 的橡 胶材 料
法 白炭 黑一 般 不会 影 响产 品 的透 明性 。气 相法 白炭
相 比， 硅橡 胶具有 非 常好 的耐 高低 温 、 耐候 、 耐臭 氧 、 抗 电弧 、 电气绝缘 性 、 化 学 品 、 透 气 性 及 生理 惰 耐 高 性 等性 能 ， 在航 空 、 航 、 宇 电气 电子 、 工仪 表 、 化 汽车 、 机 械等工业 以及 医疗 卫 生 、 日常 生 活 的 各个 领 域 得