高溫硫化硅橡膠黃變現(xiàn)象淺析
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硅橡膠是有機(jī)硅產(chǎn)品中數(shù)量最大的一類,是分子主鏈為Si-O-Si鍵無機(jī)結(jié)構(gòu)、側(cè)鏈為有機(jī)基團(tuán)的一類兼具無機(jī)和有機(jī)性質(zhì)的高分子材料。與普通有機(jī)橡膠相比,硅橡膠具備許多優(yōu)異的特性,如耐熱性、耐候性、電氣絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性及生理惰性等,在以電氣,電子工業(yè)為代表,包括辦公設(shè)備、汽車、食品、家庭用品,休閑用品等所有產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著重要作用。
1、高溫硫化硅橡膠
硅橡膠主要包括高溫硫化硅膠(HTV)、室溫硫化型(RTV)兩大類,其中室溫硫化型又分縮聚反應(yīng)型和加成反應(yīng)型。高溫硅橡膠主要用于制造各種硅橡膠制品,而室溫硅橡膠則主要是作為粘接劑、灌封材料或模具使用。高溫硫化型用量最大,又分甲基硅橡膠(MQ)、甲基乙烯基硅橡膠(VMQ,用量及產(chǎn)品牌號(hào)最多)、甲基乙烯基苯基硅橡膠PVMQ(耐低溫、耐輻射)等。
甲基乙烯基硅橡膠VMQ是由二甲基硅氧烷和少量乙烯基硅氧烷共聚而成的。此種硅橡膠因含有少量的乙烯基側(cè)鏈,故比二甲基硅橡膠更易硫化,并且有更多種類的過氧化物可作硫化劑,可大大減少過氧化物的用量。與二甲基硅橡膠相比,采用含少量乙烯基的硅橡膠可有效地提高制品的抗壓縮永久變形,這是O型圈和墊圈等所必備的性能之一。甲基乙烯基硅橡膠工藝性能良好、操作方便、可制成厚制品且壓出、壓延半成品表面光滑,是目前較常用的一類硅橡膠。
1.1硅橡膠黃變?cè)?/strong>
對(duì)于高溫硫化硅橡膠而言,通常需要進(jìn)行二段硫化,以除去過氧化物的分解殘余物,同時(shí)使硅橡膠進(jìn)一步交聯(lián),以獲得最佳的物理性能。但硅橡膠在實(shí)際應(yīng)用過程中有泛黃的現(xiàn)象,二次硫化會(huì)使透明度下降,直接影響了產(chǎn)品的外觀,限制了其在食品、醫(yī)療及太陽能光伏等行業(yè)的應(yīng)用。研究人員在此方面也做了大量的研究,使用過許多抗黃變助劑。
上海和氏璧化工有限公司代理的日本信越硅橡膠在市場開發(fā)過程中,也遇到了此類問題。因此,結(jié)合下游的實(shí)際應(yīng)用,淺析如何有效提高硅橡膠的抗黃變程度,使其外觀達(dá)到使用要求,對(duì)于硅橡膠材料及制品的開發(fā),具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)于硅橡膠黃變的原因,有研究人員認(rèn)為是生產(chǎn)硅橡膠生膠的原料和添加的助劑中含有的微量金屬元素和NO-3,導(dǎo)致了硅橡膠二次硫化后黃變嚴(yán)重。也有研究認(rèn)為是二烷基過氧化物分解而產(chǎn)生丙酮,導(dǎo)致α羥丁醛縮合、脫水,生成共軛系化合物,造成變黃[1].還有一部分人認(rèn)為白炭黑的pH值對(duì)控制硅橡膠的黃變有影響[2].因此,目前市場上解決硅橡膠黃變的措施主要是從生膠、白炭黑和助劑三方面入手。
1.2改善硅橡膠黃變措施
華南理工大學(xué)材料學(xué)院的陳朝暉等使用自制的改性硅油[3]:一方面可抑制硅橡膠二段硫化后變黃;另一方面可提高硅橡膠的硫化速度和交聯(lián)密度,縮短硫化時(shí)間,起到交聯(lián)活性助劑的作用。有專家發(fā)明了一種抗黃變的膏狀雙2,5硫化劑。因?yàn)楦吆瑲涔栌偷募尤,使硫化劑的抗黃變效果大大增強(qiáng),使硅膠制品的外觀更加透明,并且在加工時(shí)防止了硫化劑的飛濺,減少了安全隱患。另有專家在白炭黑的處理過程中加入有機(jī)表面活性劑控制二次粒子的大小,經(jīng)復(fù)合抗黃劑處理后產(chǎn)品應(yīng)用于硅橡膠制品中,具有較好的抗黃效果。仲凱農(nóng)業(yè)工程學(xué)院葛建芳等[4]通過添加一種抗黃變助劑焦磷酸,在不降低混煉膠物理機(jī)械性能的基礎(chǔ)上,增強(qiáng)了混煉膠的抗黃變性能,拓展了其使用環(huán)境。
2、結(jié)論
近年,我國有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,特別是單體產(chǎn)能擴(kuò)張已經(jīng)過剩。各大生產(chǎn)企業(yè)逐步向有機(jī)硅下游高品質(zhì)和功能性產(chǎn)品發(fā)展,著力推動(dòng)有機(jī)硅材料由特種化學(xué)品向通用化學(xué)品轉(zhuǎn)變,應(yīng)用領(lǐng)域繼續(xù)向汽車、建筑、人的護(hù)理用品及化妝品、微電子、太陽能電池、風(fēng)能、半導(dǎo)體等行業(yè)延伸,逐漸實(shí)現(xiàn)有機(jī)硅產(chǎn)品替代部分石油基產(chǎn)品。越接近人類日常生活的行業(yè),越是可能對(duì)硅橡膠產(chǎn)品的外觀有比較高的要求,因此如何避免硅橡膠產(chǎn)品在生產(chǎn)和應(yīng)用過程中發(fā)生黃變現(xiàn)象對(duì)于拓寬其行業(yè)應(yīng)用有著重要的意義。
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