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密封件厂家对硅橡胶胶粘剂改性研究进展

时间 : 2019-01-21 10:30:01 浏览量 : 61

硅橡胶粘合剂由硅橡胶基材、交联剂、催化剂、增粘剂和填料组成。硅橡胶主链由硅氧原子交替排列而成,属于无机结构,侧链为有机基团。由于特殊的分子结构(结构、构象)以及有机侧链的种类和数量,使硅橡胶粘合剂具有良好的耐高温、耐低温(-100-350℃)、绝缘、耐臭氧、热稳定性、生理惰性和耐老化等性能,因此在电子器件中得到了广泛的应用。ONIC、机械、航空、建筑、医疗和通信行业。


硅橡胶分子的化学结构为非极性线性聚硅氧烷结构(有序螺旋构象),粘聚能低,对材料的粘着力差。因此,硅橡胶胶粘剂的改性引起了广泛的关注。目前,硅橡胶胶粘剂的改性主要包括硅橡胶基体的改性、硫化体系的改性和添加剂的改性。


1。硅橡胶基体的改性


硅橡胶主链和侧链(或侧链组)可通过化学反应进行改性。硅橡胶在高温下容易发生主链断裂和侧基氧化,降低了其性能。因此,改性硅橡胶主链、侧链(或侧链组)结构是提高其性能的有效途径。


1.1化学反应改性


1.1.1主链改造


在硅橡胶主链中引入芳香族结构或其它大空间障碍基团,可以显著提高其耐热性。通过在硅橡胶主链中引入亚苯基、亚苯基醚基、环二硅锌基、降冰片基和笼二十面体十碳冰片基,这种巨大的空间位阻能有效地屏蔽相邻基团,从而提高相邻基团的稳定性,有效地抑制环化降解的发生。离子反应,从而提高硅橡胶的耐热性。碳硼烷改性硅酮密封胶在400℃以下可长期使用。


橡胶密封件 与氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)通过共聚将氨基引入分子主链,可大大提高硅橡胶的表面能和粘附力,炭黑的加入可进一步提高粘附力。以功能化聚硅氧烷为基体,过硫酸钾(KPS)为引发剂,与苯乙烯(ST)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)共聚,合成了主链改性聚硅氧烷。


硅橡胶主链的改性也可以通过嵌段共聚进行。聚硅氧烷、聚氨酯和PS多嵌段共聚物的制备已被广泛研究。通过酯化和低相对分子质量预聚物的缩聚,可以得到链长可控的改性硅橡胶嵌段共聚物。通过对一系列结构不同的尼龙6-b-聚硅氧烷(PA6-b-PDMS)多嵌段共聚物的嵌段共聚,还可以合成尼龙6和硅橡胶两种高度不相容体系,作为增容剂对PA6/硅橡胶共混物进行改性,大大提高了共混物的性能。


刘玉峰等以聚硅氧烷为原料,采用缩合法将聚硅氧烷引入分子链中,使聚硅氧烷在分子水平上均匀分散在硅橡胶中。引入POSS提高了聚硅氧烷分子链的刚性,阻碍了分子链的纠缠和滑动取向,有效地提高了共聚物的弹性模量和热稳定性。


侧链(或侧组)修改


侧链(或侧基)结构的化学改性可以有效地提高硅橡胶的热稳定性。不同侧基硅橡胶的热氧稳定性不同,通常包括苯基硅橡胶>甲基硅橡胶>乙基硅橡胶>丙基硅橡胶。唐斌等。讨论了不同侧基结构(如二甲基、甲基苯基、二甲基二苯基和甲基三氟丙基)对RTV有机硅泡沫密封胶耐热性的影响。发现侧基甲基比三氟丙基具有更好的耐热性。


何业明等。研究了四甲氧基硅烷(TMOS)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、甲基三乙氧基硅烷(MTES)、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMO)和乙烯基三乙氧基硅烷(VTEO)等不同封端剂对硅橡胶基体性能的影响。结果表明,TMOS和VTMO对107胶有较好的封接效果,并具有良好的耐热性。


以甲基苯基乙烯基硅橡胶为原料,采用四甲基氢氧化铵(ME4NOH)为催化剂,以二氧化硅和氧化锡为增强剂和耐热剂,制备了耐热硅橡胶。与甲基乙烯基硅橡胶相比,苯基引入分子侧链破坏了二甲基硅氧烷分子结构的规律,降低了硅橡胶的结晶温度和玻璃化转变温度,扩大了材料在高温和低温下的应用范围。模仿。


阿拉基等。以烷氧基硅烷类化合物及其部分水解缩聚物为交联剂,有机钛类化合物为催化剂,将含1-10个碳原子的烷烃链引入聚有机硅氧烷的主链和侧链中,制备出具有良好贮存稳定性的建筑密封材料。


Sakamoto等人介绍了聚硅氧烷主链中的烷烃链、-S-和-NH-基团以及侧链中含有1-12个碳原子的烷烃。室温固化硅橡胶的贮存稳定性和耐水性有显著提高。经180天的贮存后,固化胶具有良好的物理性能。


1.2混合改性


硅橡胶的共混改性主要是树脂改性,即将硅橡胶与树脂共混,使其具有更好的相容性,从而提高了主要材料的强度和粘结性能。常用的树脂为硅树脂,与硅橡胶结构相似,相容性好,硅树脂的粘结性能优于硅橡胶。因此,在硅橡胶胶粘剂中加入硅树脂可以有效地提高胶粘剂的粘接性能。


潘慧明等人以偏硅酸钠和六甲基二硅氧烷为原料合成了甲基MQ和甲基MTQ硅树脂。结果表明,硅树脂与硅橡胶共混得到的透明均相共混物具有较好的粘附性和耐热性。


布罗德等。制备了硅烷封端聚氨酯预聚体,并将其应用于硅橡胶胶粘剂中,提高了产品的粘接性能和耐久性。以苯基硅树脂为添加剂,制备了耐热、耐辐照的苯基硅橡胶。结果表明,端氢苯基硅树脂的综合性能较优,甲基硅氧烷树脂改性的硅橡胶粘合剂能提高粘结耐久性,克服粘结性能随时间降低的缺点;同时,硅橡胶仓硅氧烷树脂共混改性的DER不仅保持了良好的粘结性能,而且具有良好的弹性模量。以及抗热震性。除有机硅树脂的共混改性外,还可以用非有机硅聚合物对硅橡胶进行改性。


藤本等。在硅橡胶粘合剂中加入少量的非有机硅聚合物,如甲基丙烯酸烷基酯和乙烯基羧酸烷基酯,所得粘合剂可与树脂形成化学键(即与树脂膜的强键合)。詹瑞燕等。将甲基丙烯酸(酯)和二氧化硅混合制备了室温硫化硅橡胶胶粘剂。用该胶粘剂制成的金属铝粘合件的剪切强度可达5.64MPa。


2硫化系统的改造


硅橡胶粘合剂的硫化反应取决于交联剂和催化剂。二者的类型和用量直接决定着硫化的质量和硫化的速率,从而影响着系统的粘合质量。


谢哲敏等采用一种新型的硅氮聚合物作为交联剂。结果表明,交联剂能与硅橡胶中的羟基快速反应,从而实现硅橡胶的非催化硫化反应,避免了催化剂的加入对主链的降解。另外,过量的硅氮聚合物可以去除硅橡胶中的吸附水和硅羟基残留,从而消除羟基引起的主链断裂,从而提高系统的耐热性、机械性能和粘合性能。


将改性醇型交联剂应用于端羟基聚二甲基硅氧烷的固化过程中,加入导热耐温填料,制备了改性醇型单组分RTV型硅橡胶制品(使用温度-60~300℃。改性醇交联剂是一种含有不同有机官能团的甲基三甲基(乙氧基)硅烷。


范兆东等以具有Si-N功能性(>和低浓度有机锡的硅酮氮齐聚物分别作为交联剂和催化剂对双组分硅橡胶进行硫化。结果表明,室温下107胶中的Si-N键能与硅羟基发生凝聚和交联。所制备的胶粘剂可用于金属(铝、不锈钢、钛合金)、硅橡胶等材料的粘接(室温下的粘接强度超过2.0兆帕)。该胶粘剂具有粘接工艺简单,无需基层胶处理,不依赖空气中的水分等特点,长期使用温度可达300~350℃,对金属表面无腐蚀性,已成功应用于机载设备等场合。


密封件厂家 制了一种室温无有机锡硅橡胶硫化剂。结果表明,该硫化剂结合了交联剂和促进剂,降低了双组分室温硫化硅橡胶的毒性,具有与硅橡胶比例范围宽、使用简单、工艺性能好的特点。在与液态硅橡胶的缩合反应中,硫化剂起到改性作用。同时,硫化剂与端羟基大分子预聚物和残余有机硅单体反应,消耗体系中的小分子,全面提高了硅橡胶的性能。


密封件定制。研究了PMKS交联剂对硅橡胶固化性能和力学性能的影响。结果表明,除了交联外,聚甲基丙烯酸甲酯的还原部位还形成了交联密度高的聚甲基丙烯酸甲酯微相,可以显著提高硅橡胶的性能。


李志超研究了不同氢含量的含氢硅油交联剂对硅橡胶性能的影响。结果表明,硅橡胶的断裂伸长与交联剂的氢含量成正比,拉伸强度和硬度与交联剂的氢含量成反比。


刘广勋等。比较了正硅酸四乙酯和氢化硅油两种交联剂对高强度缩聚室温硫化硅橡胶热稳定性的影响。结果表明,在常温和热空气老化条件下,以含氢硅油为交联剂的硅橡胶的拉伸强度、断裂伸长和撕裂强度均有明显提高。


3辅机改造


通过添加功能性和非功能性填料、增塑剂、抑制剂、增粘剂和羟基(或水)清除剂等多种添加剂,可以有效地提高硅橡胶胶粘剂的热稳定性、粘合性等性能,甚至提高硅橡胶胶粘剂的新性能(如导电性、热条件等)。活动等)。


3.1二氧化硅的改性


硅石是一种常用的补强填料。其主要作用是防止空气在聚硅氧烷中的扩散和聚硅氧烷分子的热运动,从而有效地提高其耐热性。然而,由于二氧化硅表面含有活性羟基,因此很难在体系中分散,因为分子间容易形成氢键。此外,高温容易破坏硅氧键,容易导致降解反应。


硅石填充前需要进行表面处理。常用的表面处理剂有氯硅烷、硅烷偶联剂、硅氮化合物和环聚硅氧烷。采用沉淀二氧化硅或六甲基二硅氧烷处理的气相二氧化硅作为填料,可以有效提高硅橡胶粘合剂的机械强度和耐热性。


西奇采用硅酮类氮化合物作硅表面处理剂,消除了硅橡胶中二氧化硅表面的过量羟基,有效提高了耐热性。用硅烷偶联剂(KH-560)配制锌皂分散剂后,李斌等有效改善了硅橡胶与硅橡胶的相互作用,加快了硅橡胶的硫化速度,缩短了硫化时间。


此外,Hao Min等人研究了不同种类和用量的二氧化硅对苯基硅橡胶动态力学性能的影响。结果表明,细硅的增强效果优于粗硅,硅橡胶的弹性模量和损耗因子与相同应变下的硅量成正比。


3.2其他辅机的改造


除了以二氧化硅为代表的增强填料外,还可以在硅橡胶中添加其他功能性添加剂(如耐热添加剂、导热添加剂和导电添加剂)。常用的耐热添加剂有稀土金属化合物、金属氧化物和金属氢氧化物。常用的导热添加剂有碳化硅、氮化硅、氧化铝和氧化锌。常用的导电添加剂有碳纳米管(CNT)、金属基导电填料(银、镍、铜粉或纳米颗粒)和导电炭黑。


研究了氧化铝粉粒径和填充量对硅橡胶导热性能的影响。结果表明,硅橡胶复合材料的导热系数随氧化铝粉体填充率和粒径的增大而增大。基姆等人。以APTES为改性剂处理过的硅橡胶和蒙脱石。通过填充改性蒙脱土制备的改性硅橡胶,使其结合性能和强度有了显著的提高。


李等。以纳米银为填料合成了硅基导电胶,并对其导电机理进行了研究。潘亮等。在室温硫化硅橡胶中加入化学改性的多壁碳纳米管和氧化石墨烯,制备出具有湿敏性能的复合薄膜。结果表明,氧化石墨烯表面的碳纳米管端口、侧壁和羧基和羟基有利于水分子的吸附,并能形成三维纳米结构,从而改善了与硅橡胶基体的相容性,提高了湿敏复合膜的灵敏度。在硅橡胶中加入环氧硅烷和锆螯合剂,可以有效地提高硅橡胶粘合剂在纺织品中的粘结效果。另外,加入一些金属复合添加剂,可以有效催化硅橡胶老化过程中产生的微量酸或碱物质的降解,从而提高其耐热性。


4结束语


为了进一步提高硅橡胶胶粘剂的综合性能,拓宽其应用领域,有必要进一步加强基础改性的研究。


(1)加强硅橡胶基体主链的改性,增强其凝聚力,可以提高硅橡胶胶粘剂的热稳定性。(2)加强共混改性增容剂的研究,设计高效的合成树脂和液体硅橡胶增容剂,降低系统成本,提高系统综合性能。(3)研究了硅橡胶胶接界面的表面处理,制备了一种新的表面处理剂,提高了胶接表面的表面能,简化了表面处理工艺。


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