LSR液体加成型硅橡胶的硫化时间

加成型液体硅橡胶(LSR)是一种高档硅橡胶。与缩合型液体硅橡胶相比,具有硫化过程中无副产物、收缩率极低、可深度硫化等优点,高温下密封性能优于缩合型液体硅橡胶。此外,LSR还具有工艺简单、成本低廉的突出优点。这是因为液体硅橡胶分子量小,粘度低,加工成型方便,可以省去混炼、预成型、整理等工序,容易实现自动化,节能省工,生产周期短,效率高。因此,虽然LSR的原料价格略高于普通硅橡胶,但总成本低于普通硅橡胶,尤其是在制造小产品时。

1 LSR的主要部件

LSR通常由基础胶-聚甲基乙烯基硅氧烷生胶、交联剂-聚甲基氢硅氧烷、催化剂-过渡金属(如铂、镍、铑等)的络合物组成。),并可根据不同用途添加其他填料,如白炭黑、氧化铁、二氧化钛、炭黑等。为了制备透明的LSR,还可以加入硅树脂作为填料。LSR是一种由交联剂中的SiH基团和基础胶中的Si-Cl=CH2基团桥接而成的硅橡胶弹性体。

1.1基础粘合剂

聚乙烯硅氧烷生胶是LSR的基础橡胶。LSR生胶的分子量分布较宽,一般从几千到10-20万。因为分子量小的组分可以降低粘度,分子量大的组分可以提高强度。根据所需硫化胶的性能,聚甲基乙烯基硅氧烷生胶中的乙烯基含量应控制在一定范围内。乙烯基含量过低,交联密度低,硫化胶性能差;反之,交联密度过高,硫化胶变脆,伸长率和耐老化性不好。聚甲基乙烯基硅氧烷生胶分子端基为乙烯基时,有利于扩模,提高抗撕裂性;当聚甲基乙烯基硅氧烷生胶的分子链之间和两端都有一定量的乙烯基时,交联时分子模块本身会增大,可以进一步提高硫化橡胶的物理机械性能。

1.2交联剂

聚甲基氢硅氧烷是LSR的交联剂,其分子中与硅原子直接相连的活泼氢原子与基础胶——聚甲基乙烯基硅氧烷生胶中的乙烯基反应,使生胶硫化。通常一个分子中至少有三个≡SiH基团,可以明显提高硫化橡胶网络结构的柔韧性和物理机械性能。制备LSR时,要注意交联剂中的硅氢基团与基础胶中的硅氢基团的摩尔比。只有将它们搭配起来,才能得到最好的硫化胶。考虑到乙烯基的充分利用和硅氢键的损失,氢基一般过量一点为宜。

1.3催化剂

元素周期表第ⅷ族过渡金属的配合物对几乎所有≡SiH和≡SiCH=CH2都有加成催化作用,但LSR通常使用各种形式的铂及其化合物和配合物。目前主要使用均相催化剂,其中氯铂酸与烯烃、环烷烃、醇、醛、醚等的配合物应用广泛。由于这种催化剂活性高,选择性高,所以大部分活性高,使得胶料硫化过快,安全运行时间短。以金属铂计,铂催化剂的最小用量应为基胶和交联剂总量的1×10-7。但考虑到体系不纯导致铂中毒,实际用量一般为1×10-6-2×10-5,过高,不经济,增加了抑制剂用量。

1.4抑制剂

聚甲基乙烯基硅氧烷生胶与填料、交联剂和催化剂混合后,可在室温下反应。然而,混合和加工橡胶混合物需要一定的时间。如果反应物在操作中提前固化,将得不到所需的形状和性能。LSR更是如此,因此要求在硫化温度之前几乎不进行催化反应,然后在达到硫化温度后迅速进行催化反应。抑制反应的方法通常是添加抑制剂。抑制剂能与铂催化剂形成某种形式的络合物,影响反应平衡的移动。有效的抑制剂可以与胶料长期放置,加热到硫化温度才会分解。抑制剂可以分为两种类型。一种是作为添加剂添加到橡胶化合物中,与铂发生反应,阻止其活性。另一种是预先制备带有抑制性配体的络合物(复合催化剂),从而抑制铂的催化活性。常用的有炔醇类化合物、含氮化合物和相容性好的有机过氧化物。一般添加量为基础胶质量的1%-5%。

1.5填料

二氧化硅作为LSR的补强填料,可以像混合硅橡胶和缩合硅橡胶一样,将LSR的拉伸强度提高40倍左右。对于用于封装电子元件或制造具有高强度要求和良好流动性的模具的化合物来说,二氧化硅的粘度太高。使用可溶于基础聚合物的MQ硅树脂作为填料,LSR的粘度不会显著增加,但强度可显著提高,并可获得透明弹性体。

1.6其他配料

一般来说,硅橡胶的配合剂适用于LSR,合理选择配合剂是提高硫化橡胶性能的重要途径。如碱土金属、稀土元素和部分过渡金属的氧化物及其辛酸盐能显著提高LSR的耐热性;使用氯铂酸催化剂或添加石英粉等阻燃填料可以提高阻燃性能;LSR的不同颜色;可以从着色剂如二氧化钛、氧化铁、钴蓝、铬黄和氧化铝中获得。添加炭黑的LSR可用作半导体材料等。

2硫化机理

LSR的硫化机理与普通加成型硅橡胶相同。以含乙烯基的聚二有机硅氧烷为基础聚合物,以低分子量的聚甲基氢硅氧烷为交联剂,在铂催化剂存在下加热交联成网状结构。

2.1反应过程

将上述物料加入到洁净的反应罐中,用甲苯溶解,然后与基础聚合物充分混合,加热减压后蒸发掉甲苯。冷却后加入计算量的交联剂和催化剂,混合均匀消泡后,在70-80℃下硫化2-4小时即可。

3 LSR的应用及新产品开发

LSR具有电绝缘性能优异、耐老化、机械强度高、弹性好、成型快捷方便、无副产物、无毒无味、适用温度广、安全卫生、产品延伸性强等优点。,可以做成不同形态、不同用途的系列化、差异化产品;可用于包装或灌封电子元器件和电气设备,如制造高压电力电气产品(如绝缘子、避雷器、变压器绝缘护套)、电线电缆终端接头等;可作为医用材料制作人工鳃、人工肺、人工晶状体等。可用作牙印模材料,用于复制文物和工艺品,用作电视机和录像机的变压器防干处理剂,用作果蔬的保鲜气调膜。随着LSR技术的发展,它将越来越广泛地应用于日用化工、人体美容、医疗保健、运动保健、汽车减震等领域。随着科学技术的进步,越来越多的新技术、新产品和新应用对硅橡胶的性能提出了更高的要求。近年来,具有特殊性质的LSR得到了如下发展。

3.1自润滑(漏油)LSR

自润滑(渗油)LSR硫化后,硅油分子会慢慢沉淀分布在硅橡胶零件表面,形成许多细小的油珠。这些油珠可以减少摩擦,减少或避免密封圈装配过程中零件的损坏。而且硫化成型24小时后表面和内部会形成动态平衡。当表面的硅油去除后,硅油会从内部慢慢沉淀出来,恢复表面的润滑性。

3.2自粘LSR

自粘性液体LSR无需底漆即可对大多数基材具有良好的附着力。既解决了底漆涂装的缺点,又促进了硅橡胶等材料复合件的研发和生产。汽车中的许多零件是由硅橡胶和工程塑料或钢组成的。生产这类复合材料零件的传统工艺是将它们分开加工,然后在它们的粘接面上涂上胶粘剂,再组装起来。这种工艺不仅耗费人力,占用库存,而且质量难以控制,而且也不能用于生产复杂的复合材料零件。所有这些问题都可以通过使用自粘LSR和先进的两步LSR/ETP(工程热塑性)* * *成型工艺来解决。目前,自粘性LSR已广泛应用于汽车行业。此外,还有具有自粘和自润滑功能的LSR,它们生产的复合材料零件具有自粘LSR和自润滑LSR的所有优点。

3.3液体泡沫硅橡胶

日本道康宁东丽有机硅有限公司公开了液体硅橡胶和发泡硅橡胶的制备方法专利。将液体二有机聚硅氧烷(含有任选添加的无机填料)与热膨胀的热塑性树脂中空颗粒粉末混合,并添加足够的固化剂,并且在足以使树脂粉末膨胀的温度下热处理该材料,从而获得具有低密度和良好绝热性的泡沫硅橡胶。日本Shinetsu公司开发了一种发泡热硫化液体硅橡胶组合物。在40℃下储存7天后,组合物仍然是液体,并加热发泡。发泡倍率为65,438±0.2倍,肖氏A硬度为35。

3.4高强度LSR

罗地亚硅胶的增强型Silbione?(注册商标)LSR产品成型周期短,脱模容易,透明性好,平均撕裂强度高30%-50%,压缩变形小,弹性好,无需后硫化。罗地亚·西尔比昂?LSR有两种:一种是100%固体,一种是纯二甲基硅氧烷弹性体。透明硅生物?LSR用于注塑成型,液体硅胶非常适合保健品和消费品,如静脉注射系统、精密模块、管材成型、餐具和儿童保健品。目前工业和医疗保健使用的产品有40、50、60、70硬度标准产品和高强度产品。此外,一些产品可以满足美国药典粘度指数标准。道康宁公司的改性液体硅橡胶Silas-tic 9280-70具有更高的耐热性、更快的固化速度和更好的脱模性。在150℃下固化约5 min,形成硬度为70的弹性体。胶料成型时,与前一配方相比,其抗压缩变形能力可提高约35%,伸长率可提高约65438±06%。材料成型后,其抗拉强度可提高10%。

3.5液体氟硅橡胶

液体氟硅橡胶具有优异的耐高温性和耐油性;体积膨胀率低,能生产与柴油直接接触的连接器,在恶劣环境下能保持长期稳定性;无需二次硫化,永久变形率低;容易上色。非常适合生产汽车等耐油零件。此外,还有高压LSR和备用硫化物LSR。高压LSR具有抗紫外线、抗臭氧、重量轻的优点。LSR的显著特点是可以自由控制LSR的固化时间。