單組分加成型結(jié)構(gòu)粘接膠的制備

謝彬 趙荊感 蔡水冬 張銀華

摘要：以乙烯基硅油、含氫硅油、氣相白炭黑、增粘劑和鉑金催化劑為原料制備了一款單組分加成型結(jié)構(gòu)粘接膠，研究了不同乙烯基硅油的黏度、不同含氫量的含氫硅油和不同比表面積的氣相白炭黑對(duì)硅橡膠性能的影響。結(jié)果表明：選用10Pa·s的乙烯基硅油、1.0%的含氫硅油和QS-30氣相白炭黑能得到拉伸強(qiáng)度為4.8MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為490%，剪切強(qiáng)度（Al-A1）為3.8MPa，室溫貯存大于180d的單組分加成型結(jié)構(gòu)粘接膠。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)谓M分;加成型硅膠;結(jié)構(gòu)粘接

中圖份類(lèi)號(hào)：/Q436⁺.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）05-0043-03

有機(jī)硅橡膠以其優(yōu)異的綜合性能（耐熱性、耐候性和電性能等）而成為廣泛應(yīng)用的特種橡膠。按其固化機(jī)理可分為縮合型和加成型硅橡膠，加成型硅橡膠具有硫化速度較快、不釋放小分子、沒(méi)有腐蝕性、線收縮率較小、能深層固化、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便以及成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

單組分加成型硅橡膠具有點(diǎn)膠方便、高溫快速硫化、環(huán)保以及無(wú)小分子釋放等優(yōu)點(diǎn)，在電子電器、汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但是，其存在的貯存穩(wěn)定性較差、強(qiáng)度較低和粘接性能較差等缺點(diǎn)也影響了單組分加成型硅橡膠的發(fā)展。本研究介紹了一種對(duì)玻璃、金屬和塑料具有優(yōu)異粘接性的可用于替代部分濕氣固化的單組分縮合型硅膠之單組分加成型結(jié)構(gòu)膠粘劑的制備，用以解決單組分縮合型硅膠在應(yīng)用過(guò)程中固化速度較慢、無(wú)法深層固化、氣味較大和有小分子釋放等問(wèn)題，因此，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要原料及設(shè)備

端乙烯基硅油，浙江潤(rùn)禾有機(jī)硅新材料有限公司;含氫硅油，江西海多化工有限公司;氣相白炭黑（QS-102、QS-20、QS-30、QS-40），日本德山公司;增黏劑，自制;單組分鉑金催化劑，自制;六甲基二硅氮烷、四甲基二乙烯基二硅氮烷，東莞市富天化工科技有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

AG-IC型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，日本島津公司;BGZ-146型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司;DV-Ⅱ+Pro Ex-bra型黏度計(jì)，Brookfield公司;SK-300SV型攪拌機(jī)，日本寫(xiě)真化學(xué)公司;NH-5型真空捏合機(jī)，江蘇強(qiáng)盛化工機(jī)械廠。

1.3單組分加成型有機(jī)硅橡膠結(jié)構(gòu)膠粘劑的制備

1.3.1基料的制備

將端乙烯基硅油、水、六甲基二硅氮烷和四甲基二乙烯基二硅氮烷按一定比例加入到捏合機(jī)中，分批加入氣相白炭黑（端乙烯基硅油：氣相白炭黑=70：30），室溫捏合2h，然后150℃下抽真空捏合4h，冷卻至室溫，加入總質(zhì)量的40%乙烯基硅油混合稀釋成可流動(dòng)液體。

1.3.2增黏劑的制備

向帶有冷凝裝置和溫度計(jì)的干燥三口燒瓶中依計(jì)量加入乙烯基三甲氧基硅烷，γ-（2，3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷和正硅酸甲酯，室溫?cái)嚢杈鶆蚝蠹尤脞佀崴囊阴?，然后在冷卻回流狀態(tài)下加熱至80℃反應(yīng)1h，反完畢后在150℃下減壓蒸餾除去低沸物，得到淺黃色增黏劑。

1.3.3單組分鉑金催化劑的制備

在N2保護(hù)下，向帶有冷凝裝置和溫度計(jì)的干燥三口燒瓶中依計(jì)量加入四（三苯基磷）鉑（O）、乙醚和炔丙醇，室溫?cái)嚢?2h后加熱回流，冷卻，重結(jié)晶，得到無(wú)色固體，用端乙烯基硅油稀釋得到單組分鉑金催化劑。

1.3.4膠粘劑的制備

取基料90g，含氫硅油適量，單組分鉑金催化劑0.2g，增黏劑2g，攪拌機(jī)混合，QS-40調(diào)整觸變。

1.4性能測(cè)試

（1）剪切強(qiáng)度：按照GB/T 71242008《膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度測(cè)定方法（剛性材料對(duì)剛性材料）》標(biāo)準(zhǔn)，采用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試（試片規(guī)格為100mm×25mm×3mm的鋁片，先用酒精清洗基材表面油污，然后涂上膠粘劑，2片基材貼合，膠粘劑厚度為1mm，在120℃烘箱中固化15min）。

（2）拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率：按照GB/T 528-2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)，采用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試。

（3）黏度：采用黏度計(jì)進(jìn)行測(cè)試[溫度為（25+2）℃，相對(duì)濕度為（60±10）%]。

2結(jié)果與討論

2.1乙烯基硅油對(duì)硅橡膠性能的影響

選用4種不同黏度的端乙烯基硅油制備基膠并稀釋?zhuān)玫膯谓M分硅橡膠性能如表1所示。

由表1可知：隨著乙烯基硅油黏度的增加，膠粘劑黏度和斷裂伸長(zhǎng)率也在逐漸上升，剪切強(qiáng)度先增加后降低。乙烯基硅油黏度的增加就是分子質(zhì)量、聚合度和鏈長(zhǎng)的增加，這會(huì)提高膠粘劑的黏度及斷裂伸長(zhǎng)率，同時(shí)增加了分子鏈之間的纏繞而提高了剪切強(qiáng)度。當(dāng)選擇100Pa·s乙烯基硅油時(shí)，膠體交聯(lián)密度反而降低，本體強(qiáng)度降低導(dǎo)致剪切強(qiáng)度的下降。綜合考慮膠粘劑黏度，選擇黏度為10Pa·s的乙烯基硅油較適宜。

2.2含氫硅油對(duì)硅橡膠性能的影響

含氫硅油中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)硫化硅橡膠力學(xué)性能的影響較為顯著，本研究考查了不同含氫量的含氫硅油對(duì)加成型液體硅橡膠性能的影響，結(jié)果表2所示。

由表2可知：當(dāng)n（SiH/SiCHCH₂）不變時(shí)，隨著含氫硅油含氫量的增加，硅橡膠的剪切強(qiáng)度逐漸增加，這是由于隨著含氫硅油含氫量的增加引起硅橡膠交聯(lián)密度的增加，硅橡膠本體強(qiáng)度隨之逐漸提高，表現(xiàn)出的剪切強(qiáng)度與硅橡膠的本體強(qiáng)度有關(guān)。當(dāng)含氫硅油含氫量≤0.18%時(shí)，硅橡膠對(duì)基材幾乎沒(méi)有粘接性;當(dāng)含氫硅油含氫量增加到0.6%～1.6%時(shí)，加成型硅橡膠的剪切強(qiáng)度逐漸增加，這是由于高含氫硅油更容易與基材表面的羥基反應(yīng)，提高粘接力，但是1.6%含氫硅油由于SiH活性較高反而會(huì)降低膠粘劑的貯存期。綜合考慮，選擇含氫量為1.0%的含氫硅油較適宜。

2.3白炭黑對(duì)硅橡膠性能的影響

不同比表面積的親水性氣相白炭黑經(jīng)疏水處理后對(duì)加成型硅橡膠性能的影響如表3所示。

由表3可知：隨著白炭黑比表面積的增加，硅橡膠的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和剪切強(qiáng)度先增后降;隨著白炭黑比表面積的增加，活性官能團(tuán)增多，與硅橡膠接觸面積增大，形成更多的交聯(lián)點(diǎn)，從而增加了整個(gè)體系的交聯(lián)密度，進(jìn)而達(dá)到更好的補(bǔ)強(qiáng)效果。當(dāng)選擇QS-40（比表面積為400m²/g）時(shí)，膠粘劑拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和剪切強(qiáng)度出現(xiàn)下降。這是因?yàn)榘滋亢诒缺砻娣e太大，添加量過(guò)多，導(dǎo)致其在膠料里的分散遇到限制，影響了其在聚合物中的分散效果，導(dǎo)致補(bǔ)強(qiáng)效果下降。綜合考慮，選擇QS-30（比表面積為300m²/g）較適宜。

3結(jié)論

通過(guò)對(duì)乙烯基硅油、含氫硅油和氣相白炭黑的篩選，選用10Pa·s的端乙烯基硅油、1.0%的含氫硅油和QS～30搭配單組分鉑金催化劑和增黏劑，最終得到拉伸強(qiáng)度為4.8MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為490%，剪切強(qiáng)度為3.8MPa，室溫貯存大于180d的單組分加成型結(jié)構(gòu)膠粘劑。